DE1044975B - Quecksilberschalter fuer elektrische Leitungen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft Einrichtungen zur Schaltungssteuerung, die gewöhnlich als Quecksilberschalter bezeichnet werden.

Quecksilberschalter bestehen im allgemeinen aus zwei Kontakten und einem Ouecksilbervorrat, wobei entweder ein oder beide Kontakte oder das Quecksilber beweglich sind, um einen leitenden Weg über diese drei Elemente zu schließen oder umgekehrt einen solchen Weg zu öffnen. Zu den Schaltern mit festen Kontakten und beweglichem Quecksilbervorrat gehört insbesondere die Ausführung mit Tauch- oder Verdrängerkörper, der bei der Betätigung des Schalters in das von einem Gehäuse umschlossene Quecksilber eindringt und den Quecksilberspiegel bis zur Erreichung des Gegenkontaktes anhebt.

Bisher war es hauptsächlich wegen der leichten Fließbarkeit des Quecksilbers bei den üblichen Betriebstemperaturen notwendig, die Schalter in einer bestimmten Lage zu montieren oder zu betätigen. Ferner war bei Schaltern mit einem oder zwei beweglichen Kontakten ein verhältnismäßiggroßer Leistungsaufwand erforderlich, um die Betätigung zn bewirken. Weiterhin ergaben sich vielfach Schwierigkeiten aus dem Flattern des beweglichen Kontaktgliedes nach dem Schließen oder öffnen des Kontaktes. Schließlich — und dies war von besonderer Bedeutung in Fällen, wo die Schalter zur Steuerung von Kreisen für induktive Belastungen benutzt wurden — wurde die nach Öffnen des Kreises entstehende Impulsspannung übermäßig groß.

Die Erfindung will einen Quecksilberschalter verfügbar machen, bei welchem die vorgenannten Mängel und Beschränkungen im wesentlichen behoben sind. Der Schalter soll demgemäß in jeder Lage arbeiten können. Er soll hohe Empfindlichkeit besitzen und für seine Betätigung einen nur geringen Leistungsaufwand erforderlich machen. Das Flattern soll weitgehend vermieden sein, und schließlich soll die Gewähr bestehen, daß die in Kreisen mit einer induktiven Belastung nach dem Öffnen des Kreises entstehende Spannung niedrig gehalten wird. Darüber hinaus will die Erfindung die Herstellung von Ouecksilberschaltern erleichtern, ihren Aufbau vereinfachen und die Abmessungen verringern, und schließlich soll ein erweiterter Anwendungsbereich ermöglicht sein, und zwar das Öffnen und Schließen oder das Umschalten mehrerer Kreise.

Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Quecksilberschalters besteht darin, daß der Ouecksilbervorrat in einem Behälter untergebracht ist, welcher eine eng bemessene Öffnung aufweist und einen Ringteil enthält und daß ein mittels der Betätigung beweglicher mit dem Quecksilber zusammenwirkender Kontakt vorgesehen ist, welcher mit der Öffnung und dem Quecksilberschalter
für elektrische Leitungen

Anmelder:

Western Electric Company, Incorporated, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. Dr. R. Herbst, Rechtsanwalt,
Fürth (Bay.), Breitscheidstr. 7

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 18. Februar 1955

Walter Gustaf Gustaf son, New York, N. Y.,
und Henry Charles Harrison, Port Washington, N. Y.

(V. St A.),
sind als .Erfinder genannt worden.

Ringteil ausgerichtet ist. Bei dieser Ausbildung des Behälters kann der Schalter jede beliebige Betriebslage einnehmen, weil das Quecksilber stets an der für die Kontaktgabe richtigen Stelle gehalten wird und im übrigen aus dem Behälter nicht ausfließen kann.

In ihrer weiteren Ausbildung empfiehlt die Erfindung den Kontakt und den Behälter so auszubilden, daß Flächen unterschiedlicher Affinität für das Quecksilber bestehen, um auf diese Weise die Benetzung mit Quecksilber auf diejenigen Flächen zu beschränken, welche für die Kontaktgabe und für die Festhaltung und Zurückführung des Quecksilbers in den Kontaktbereich von besonderer Bedeutung sind. Danach soll in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung der Hauptteil des Kontaktes aus einem Material, z. B. Chrom, bestehen, für welches Quecksilber eine geringe Affinität besitzt, und an dem dem Behälter zuweisenden Ende einen klein bemessenen Teil aus einem Material, z. B. Wolfram, mit hoher Affinität für das Quecksilber tragen. Andererseits kann der Behälter allein oder zusätzlich zu der vorerwähnten Ausbildung des Kontaktes an der Bodenfläche aus einem Material bestehen, für das Quecksilber eine hohe Affinität besitzt, während die übrigen Innenflächen aus einem Material hergestellt sind, für das Quecksilber eine geringe Affinität besitzt. Eine noch weitergehende Verbesserung hinsichtlich der Benetzbarkeit mit Quecksilber

809 630/423

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kann der Behälter dadurch erhalten, daß die dem Be- In Fig. 1 der Zeichnungen ist eine bevorzugte Aushälterboden zuweisende Fläche des ringförmigen Ein- führung der Erfindung gezeigt. Die Elemente des Satzteiles aus einem Material besteht, für das Queck- Quecksilberschalter sind in einem Gehäuse 11 untersilber eine hohe Affinität besitzt. gebracht, das aus durchsichtigem Material wie Glas Es hat sich darüber hinaus als zweckmäßig er- 5 angefertigt ist. Um Kontakt-Lichtbogenbildung zu wiesen, den Behälter becherförmig zu gestalten und unterdrücken, kann das Gehäuse mit einem Schutzgas durch einen die Kontaktdurchführungsöffnung ent- wie Wasserstoff gefüllt sein, obwohl dies für die Arhaltenden Deckel abzuschließen, dessen Außenfläche beitsweise des Schalters nicht wesentlich ist. In das aus einem Material mit hoher Affinität für das Queck- Gehäuse 11 sind zwei Elektroden 12 und 13 eingesetzt, silber besteht, während die Innenseite des Deckels mit io welche die Kontaktklemmen darstellen. Diese Elekeinem Material bekleidet ist, für das Quecksilber eine troden können aus irgendeinem geeigneten Material geringe Affinität besitzt. mit hoher elektrischer Leitfähigkeit hergestellt sein, In ihrer weiteren Ausbildung empfiehlt die Er- jedoch ist es wichtig, daß die Elektroden aus magnefindung den Quecksilber enthaltenden Behälter und den tischem Material bestehen, da der Schalter durch eine Kontakt in einem Gehäuse unterzubringen und an ge- 15 äußere magnetische Kraft betätigt wird. Bei der in trennte Elektroden anzuschließen. Es hat sich hierzu Fig. 1 dargestellten speziellen Ausführung hat die als zweckmäßig erwiesen, den Schalter aus zwei Elektrode 12 eine röhrenförmige Gestalt, wodurch die magnetischen Gliedern mit nebeneinanderliegenden, Herstellung erleichtert wird, da sowohl das Queckim wesentlichen parallelen Teilen zusammenzusetzen, silber als auch das Schutzgas durch diese Röhre in das ferner aus einem magnetischen Kontaktarm, welcher 20 Gehäuse eingebracht werden können,
mit seinem freien Ende zwischen den beiden Gliedern Unten an der Elektrode 12 ist ein Halteteil 14 beliegt und mit seinem anderen Ende an einem der beiden festigt, das zum Halten des Ankers 15 in seiner Lage Glieder befestigt ist, während der gegenüber dem benutzt wird. Diese Elemente können punktgeschweißt freien Ende des Kontaktarms liegende Behälter von werden, so daß ein fortlaufender Stromweg vom Anker dem anderen Glied gehalten wird, und schließlich aus 25 15 zur Elektrode 12 entsteht. Um eine Arbeitsweise magnetischen Betätigungsmitteln für den Kontakt. mit bestem Wirkungsgrad zu gewährleisten, soll sich Letztere magnetisieren bei Erregung die beiden Glieder der Anker nicht über das Ende der Elektrode hinaus mit Bezug auf den Kontaktarm entgegengesetzt und erstrecken. Vorzugsweise wird der Anker aus einem in solcher Richtung, daß der Kontaktarm in oder außer dünnen Werkstoffblatt mit hoher Permeabilität und Eingriff mit dem Kontakt gebracht wird. 30 geringer Koerzitivkraft hergestellt, so daß eine maxi-Eine zweckmäßige Ausgestaltung kann der vor- male Empfindlichkeit erreicht wird. Der Anker wird liegende Ouecksilberschalter auch erhalten durch seine nach oben vorgespannt, so daß er sich in seiner nor-Ausstattung mit zwei magnetischen Gliedern, welche malen Lage an die Dämpfungsfeder 16 in solcher Weise in Abstand angeordnete, im wesentlichen parallele anlegt, daß während Kontaktöffnungen die schäd-Teile aufweisen, und von welchem das eine einen nicht- 35 liehen Flattereffekte auf ein Minimum herabgesetzt magnetischen Streifen trägt, auf dem der Behälter auf- werden. Die Dämpfungsfeder 16 ist aus hochelastischem gesetzt ist, sowie mit einem zwischen den beiden Glie- Material hergestellt und an die Elektrode 12 punktdern liegenden magnetischen Anker, und schließlich geschweißt, so daß die Vibration des Ankers 15 soweit mit einer die beiden Glieder umgebenden Signalspule wie möglich herabgesetzt wird.

für die Betätigung des Kontaktes. Auch in diesem Fall 40 An dem Anker 15 ist ein Kontaktstift 17 befestigt, ist der Anker mit dem einen Ende an einem der beiden der im einzelnen in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist. Glieder befestigt, während das andere Ankerende in Der Stift besteht aus einem durch Ouecksilber nicht der Nähe der Behälteröffnung liegt. benetzbaren Material und besitzt entlang seiner Achse Der Gegenstand der Erfindung soll an Hand der in einen stromführenden Bolzen 18, der durch Queckder Zeichnung veranschaulichten Beispiele noch näher 45 silber benetzbar und etwas länger als der Kontaktstift erläutert werden. 17 ist, so daß er aus dem unteren Teil vorsteht. Diese Fig. 1 zeigt die Längsansicht eines Quecksilber- Gestaltung hat mehrere Vorteile. Der durch Queckschalters mit Darstellung des Gehäuses im Schnitt; silber benetzbare Bolzen 18 hält einen dünnen Queck-Fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 2-2 des silberfilm fest, der einen Kontakt von Quecksilber zu Schalters der Fig. 1; 5° Quecksilber schafft, wenn der Anker 15 betätigt wird, Fig. 3 ist eine auseinandergenommene perspekti- wodurch ein schnelles und niederohmiges Schließen vische Ansicht, die den Aufbau eines Behälters für den erreicht wird. Dadurch, daß der Kontaktstift 17 nicht Ouecksilbervorrat zeigt; benetzbar gemacht wird, verhindert nach dem Schließen Fig. 4 zeigt einen Querschnitt des Quecksilberbehäl- der natürliche Widerstand des Kontaktstifts gegen ters für den Fall, daß der Schalter sich in vollständig 55 Eintauchen in Ouecksilber, daß der Bolzen 18 den offener Stellung befindet; Boden des Ouecksilberbehälters 19 berührt, womit Fig. 5 zeigt einen Querschnitt des Quecksilberbehäl- jeder feste Kontakt vermieden und die Lebensdauer ters für den Fall, daß der Schalter vollständig ge- des Schalters stark erhöht wird. Weiterhin ist, wenn schlossen ist; der Kontaktstift außer Eingriff kommt, eine sehr ge-Fig. 6 und 7 zeigen Längsansichten zweier Ab- 60 ringe Oberflächenspannung vorhanden, welche ihn im änderungen der Einrichtung, wobei die Gehäuse auf- Ouecksilber eingetaucht zu halten sucht. Hierdurch geschnitten sind; wird die Empfindlichkeit stark vergrößert. Ein be-Fig. 8 zeigt eine Längsansicht einer anderen Ab- quemes Verfahren zur Herstellung des Kontaktstiftes änderung der Einrichtung, wobei sich der Anker in besteht darin, daß er von einem verchromten Wolframnormal geschlossener Stellung befindet; 65 draht abgeschnitten wird. Die Verchromung soll so Fig. 9 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Um- dick sein, daß ein großes Ouerschnittsflächenverhältnis schalters, der die Merkmale der Erfindung verkörpert; zwischen dem Kontakt 17 und dem Bolzen 18 vor-Fig. 10 ist eine vergrößerte Seitenansicht der in handen ist, so daß die obigen Vorteile voll zur Wirkung Fig. 9 gezeigten röhrenförmigen Elektrode, die das kommen. Das Chrom wird geätzt, bis das Wolfram zum Halten des Ankers benutzte Mittel darstellt. 70 aus dem unteren Ende des Kontaktstiftes heraustritt.

Da Wolfram leicht mit Quecksilber benetzt wird, während dies für Chrom nicht gilt, werden die Vorteile eines Kontakts von Quecksilber zu Quecksilber ohne Beeinträchtigung der Empfindlichkeit erzielt.

Der Aufbau eines Quecksilberbehälters 19 ist in Fig. 3 dargestellt. Eine in der Mitte durchbohrte kreisförmige Platte 20 ist in den Grundteil 21 so eingesetzt, daß etwas Spiel zwischen der Platte und dem Grundteil vorhanden ist. Ein Teil der Platte 20 ist aufgeschnitten und umgebogen, so daß ein ringförmiger Teil 22 gebildet wird, der die Quecksilberoberfläche in der Mitte des Behälters stabilisiert, wo die Bohrungen in einer Linie liegen, und der eine Dämpfung des Ankers vorsieht, wie nachfolgend beschrieben wird. In den Grundteil 21 paßt ein Deckel 23, der oben eine Bohrung hat, die den Kontaktstift 17 in den Behälter 19 eintreten und mit dem Quecksilber Kontakt machen läßt. Die Bohrungen im Deckel 23, in der Platte 20 und in dem ringförmigen Teil 22 liegen im wesentlichen in einer Linie. Die Toleranzen zwischen der Bohrung im Deckel, dem ringförmigen Teil 22 und dem Kontaktstift können ziemlich reichlich sein, sie sollen jedoch klein genug sein, um zu verhindern, daß überschüssiges Quecksilber aus dem Behälter austritt.

Die Teile des Ouecksilberbehälters 19 sind aus einem Material hergestellt, das mit dem Quecksilber kein Amalgam bildet. Sie sind auf einer Seite mit Platin oder mit einem anderen durch Quecksilber benetzbaren Stoff überzogen. Es ist nicht besonders von Belang, ob das Behältermaterial magnetisch oder nichtmagnetisch ist. Jedoch können bei der Ausführung der Erfindung in speziellen Schalteranordnungen Vorteile durch Verwendung des einen oder anderen Materials erzielt werden. Die Lage dieser benetzbaren Oberflächen ist in den Fig. 4 und 5 dargestellt, sie ist von grundsätzlicher Wichtigkeit. Das Innere des Grundteils 21, das Äußere des Deckels 23, die obere Oberfläche der Platte 20 und die untere Oberfläche des ringförmigen Teils 22 sind sämtlich mit Quecksilber benetzbar, so daß das Quecksilber innerhalb des Behälters an diesen Oberflächen haftet. Wenn ein Quecksilbertropfen den Oberteil des Behälters 19 trifft, ziehen ihn Kapillarkräfte nach innen, und die Oberflächenspannung des Quecksilbers läßt ihn die in den Fig. 4 und 5 dargestellte Form annehmen. Die Quecksilberoberfläche 24 in der Mitte des Behälters 19 wird zwischen dem ringförmigen Teil 22 und der Platte 20 so begrenzt, daß sie recht stabil ist und ihre Lage in engen Grenzen geregelt werden kann. Der Pegel der Oberfläche 24 wird sich ebenfalls mit einer Änderung des Volumens des Quecksilbervorrats 25 im Behälter wegen der begrenzenden Natur der mit Quecksilber benetzbaren Oberflächen auf dem ringförmigen Teil 22 und der Platte 20 nur wenig ändern. Außer der Bildung der Ouecksilberoberfläche 24 läßt der ringförmige Teil 22 einen engen Spalt frei, durch den ein Teil des Quecksilbers gehen muß, wenn es durch den Kontaktstift 17 berührt wird. Wegen der natürlichen Adhäsion des Quecksilbers an den benetzbaren Oberflächen entsteht ein mechanischer Widerstand bzw. ein Energieverlust in dem Kreis, der den Kontaktstift 17 und damit den Anker 15 dämpft, so daß ein Flattern beim Schließen des Schalters verhindert wird. Das Ouecksilberbad 25 dient als Vorrat für die Ouecksilberoberfläche 24, und es ist wegen der besonderen Gestaltung des Behälters 19 sehr schwierig, das Quecksilber durch Schütteln oder durch Umdrehen des Schalters auszuschütten. Infolgedessen kann der Schalter in jeder Lage angeordnet betrieben werden. Während eines lang andauernden Betriebs kann eine gewisse Quecksilbermenge in das Gehäuse 11 verdampfen. Durch Aufbringen eines mit Quecksilber benetzbaren Materials auf die obere Oberfläche des Deckels 23 kondensiert das verdampfte Quecksilber auf dieser Oberfläche, und Kapillarkräfte lassen es in das Innere des Behälters 19 durch den Spalt zwischen dem Äußeren des Deckels 23 und dem Inneren des Grundteils 21 zurückkehren.

Es wird noch einmal auf Fig. 1 verwiesen. Der

ίο Ouecksilberbehälter 19 wird durch eine dünne nichtmagnetische Platte 26 gehalten, die an der Elektrode 13 befestigt ist. Das andere Ende der Platte hält einen magnetischen Draht 27, so daß ein nichtmagnetischer Spalt zwischen dem Draht und der Elektrode entsteht.

Der Spalt ist teilweise durch den Ouecksilberbehälter 19 ausgefüllt, so daß der magnetische Kreis geschlossen wird.

Andere Einzelheiten werden durch die folgende Erläuterung der Arbeitsweise der Einrichtung verständlieh werden.

Wenn ein magnetisches Feld an den Schalter der Fig. 1 angelegt wird, z. B. durch eine das Gehäuse 11 ganz oder teilweise umgebende Erregerwicklung 56, entsteht eine abstoßende Kraft zwischen der Elektrode 12 und dem Anker 15. Gleichzeitig entsteht eine anziehende Kraft zwischen dem Anker 15 und dem Draht 27. Dadurch, daß der Quecksilberbehälter 19 aus magnetischem Material hergestellt ist und dicht beim Ende der Elektrode 13 angeordnet ist, so daß ein enger nichtmagnetischer Spalt zwischen diesen beiden Teilen entsteht, ergibt das gekrümmte Flußbild eine zusätzliche anziehende Kraft, welche die Empfindlichkeit praktisch verdoppelt. Jedoch ist dies für die erfolgreiche Arbeitsweise des Schalters nicht wesentlich. Die kombinierten Kräfte ergeben eine Kraft, die ungefähr linear mit der Bewegung des Kontaktstifts 17 ist.

Wenn der Kontaktstift mit der Quecksilberoberfläche 24 in Berührung kommt, wird eine kleine Quecksilbermenge von der Unterseite des ringförmigen Teils 22 verdrängt, so daß eine Widerstandskraft entsteht, welche bei Kontaktschlüssen Flattern verhindert, wie vorher beschrieben wurde. Der Stift 17 und der Quecksilberbehälter 19 sind so zueinander angeordnet, daß zwischen ihnen ein kleiner konstanter Spalt entsteht, wodurch die im Kreis induzierte Spitzenspannung klein gehalten wird. Wegen der benetzenden Eigenschaften des ringförmigen Teils 22 verhindert der natürliche Widerstand des Quecksilbers, daß der Stift 17 den Grundteil 21 des Behälters berührt, wenn nicht eine große magnetische Kraft angelegt wird. Diese mechanische Berührung kann gänzlich verhindert werden, indem der Querschnitt der magnetischen Bestandteile so weit verringert wird, bis sie magnetisch gesättigt sind, in welchem Falle die Größe der angelegten magnetischen Kraft nur geringe Wirkung auf die vom Kontaktstift 17 durchlaufene Strecke hat.

Wenn der Magnetisierungsstrom entfernt wird, bringt die natürliche Federkraft des Ankers 15 den Kontaktstift 17 außer Eingriff mit der Quecksilberoberfläche 24 und öffnet damit den Kreis. Wenn der Anker in seine normale Lage zurückkehrt, berührt er die Dämpfungsfeder 16 und verringert dadurch die Vibration.

Die Fig. 6 erläutert eine andere Ausführung der Erfindung, bei der ein anderes Mittel zur Dämpfung des Ankers 15 vorgesehen ist. Bei dieser Abänderung sind die verschiedenen Teile der Anordnung im wesentlichen den oben beschriebenen gleich, mit Ausnahme einer flachen Feder 28, durch welche die in Fig, I dargestellte Dämpfungsfeder 16 ersetzt ist. Die flache Feder ist an

einer Elektrode 29 befestigt, weiche der Elektrode 12 (Fig. 1) gleicht, abgesehen davon, daii sie sich nicht so weit in das Gehäuse 11 hinein erstreckt. In seiner normalen Lage steht der Anker 15 in Berührung mit der flachen Feder 28. Da die Feder 28 aus magnetischein Material besteht, wird die Empfindlichkeit des Schalters verbessert. Wenn der Anker 15 in die Normallage zurückkehrt, nachdem der Magnetisierungsstrom entfernt ist, werden etwaige Vibrationen auf die flache Feder 28 übertragen, so daß sie wirksam gedämpft werde«. Diese Art der Feder ist insbesondere für Kreise nützlich, die -eine extrem hohe Empfindlichkeit und Flatterfreiheit erfordern.

Eine andere Ausführung der Erfindung ist in Fig. 7 dargestellt. Der grundsätzliche Aufbau ist beibehalten, abgesehen von dem zur Dämpfung der Vibration des Ankers 15 benutzten Mittel. An der Drahtelektrode 30 ist ein Halteteil 31 befestigt, an dem der Anker 15 angebracht ist. Um die Elektrode 30 ist eine feine Drahtspule 32 gewickelt und an dieser an jedem Ende mit Hilfe von Punktschweißung -oder anderer bekannter Befestigungsverfallren angebracht. Wenn der Anker 15 in die NormaHage zurückkehrt, berührt er die Spule 32, so daß die Vibrationsenergie abgeleitet und eine Dämpfung erreicht wird. Die Elektrode 33 hat eine röhrenförmige Gestalt, um den Zusammenbau zu erleichtern.

Ih Fig. 8 ist ein normalerweise geschlossener Quecksilberschalter dargestellt, der die Merkmale der Erfindung verkörpert. Im Gehäuse 11 sind zwei Elektroden 34 und 35 untergebracht. Die obere Elektrode 34 besteht aus einem Draht aus leitendem Material mit einem nichtmagnetischen Spalt, der unmittelbar oberhalb des Kontaktstifts 17 liegt. Die beiden Teile der Elektrode 34 sind durch eine nichtmagnetische Platte 36 verbunden, die eine gewisse Beweglichkeit hat, so daß Vibrationen des Ankers 37 verringert werden können, wenn der Schalter geöffnet wird. Der Anker ist unten an der Elektrode 34 mit Hilfe des Halteteils 38 befestigt und Bach unten vorgespannt, so daß der an seinem freien Ende befestigte Kontaktstift 17 im Eingriff mit dem Quecksilber im Behälter 19 steht. Der Kontaktstift und der Behälter sind in den Fig. 4 und 5 dargestellt und stimmen mit der früheren Be-Schreibung überein. Der Quecksüberbehälter wird durch eine magnetische Platte 39 gehalten, die am Ende der röhrenförmigen Elektrode 35 befestigt ist und damit den magnetischen Kreis schließt.

Wenn an eine das Gehäuse 11 umgebende Spule (s. Fig. 1) ein Magnetisierungsstrom angelegt wird, entsteht eine abstoßende Kraft zwischen der unteren Anordnung (dem Behälter 19, der Platte 39 und der Elektrode 35) und dem Anker 37. Gleichzeitig entsteht eine anziehende Kraft zwischen dem Anker 37 und den beiden Segmenten der Elektrode 34. Diese Kräfte vereinigen sich, um den Anker nach oben zu bringen, wodurch der Kontaktstift 17 außer Eingriff mit dem Quecksilber im Behälter 19 kommt. Es sei bemerkt, daß die Größe dieser Kräfte, die zur Betätigung des Schalters notwendig ist, sehr gering ist und die Einrichtung infolgedessen im Betrieb sehr empfindlich ist. Wenn der Magnetisierungsstrom entfernt wird, bringt die natürliche Federkraft des Ankers 37 diesen wieder in seine normale Lage, wodurch der Kontaktstift 17 in Eingriff mit dem Quecksilber im Behälter 19 gebracht wird, am den Kreis zu schließen.

In Fig. 9 ist ein Quecksilberschalter dargestellt, der die Merkmale der Erfindung verkörpert und der dazu bestimmt ist, eine Umschaltung zwischen verschiedenen Kreisen zu bewirken. Im Gehäuse 43, das mit einem Schutzgas gefüllt ist, sind drei Elektroden 40, 41 und 42 untergebracht. Eine der Elektroden kann röhrenförmig ausgebildet sein, so daß das Schutzgas und das Quecksilber leicht in das Gehäuse eingebracht werden können. Ein Halter 44 aus Draht ist in Längsrichtung an der Elektrode 41 befestigt. Er weist zwei rechtwinklige Vorsprünge 45 und 46 auf, von denen einer von einer Rolle 47 umgeben ist, die sieh frei auf ihm drehen kann,. An den unteren Enden der Rolle 47 und des Vorίο Sprungs 45 ist eine flache Feder 48 befestigt, die durch Punktschweißung oder andere geeignete Mittel in ihrer Lage gehalten wird. Ein Anker 49 ist an der Rolle 47 befestigt und dreht sich um den Vorsprung 46. Er ist so angeordnet, daß sein rechtes Ende in der betätigten Stellung (linkes Ende nach oben bewegt) auf der flachen Feder 48 aufliegt. Die Federkraft der Feder 48 ergibt hierdurch ein wirksames Verfahren zur Dämpfung des Ankers, das das Flattern verringert. Die AnOrdnung der oben beschriebenen Mittel zum Halten des Ankers 49 ist im einzelnen in Fig. 10 dargestellt.

An gegenüberliegenden Seiten des linken Endes des Ankers 49 sind zwei axial ausgerichtete Kontaktstifte

50 und 51 befestigt. Diese Stifte sind mit den in den Fig. 4 und 5 dargestellten Stiften identisch und stimmen mit der früheren Beschreibung überein. Ein Ouecksilberbehälter 52 wird von einer magnetischen Platte 54 gehalten, die nicht über die Spitze des Ankers 49 hinausragen soll, um eine maximale Empfindlichkeil und einen maximalen Betriebswirkungsgrad zu gewährleisten. Sonst würden kleine anziehende Kräfte zwischen dem linken Ende der Platte 54 und dem Anker 49 entstehen, welche die richtige Arbeitsweise des Schalters behindern würden. Ein Quecksilberbehälter 53 wird durch eine nichtmagnetische Platte 55 gehalten, die an der Elektrode 40 befestigt ist und gleichzeitig den äußeren Teil 40' der Elektrode trägt. Die Ouecksilberbehälter 52 und 53 sind so angeordnet, daß sie mit den Kontaktstiften 50 bzw, 51 in Eingriff kommen können. Sie haben denselben Aufbau wie die vorher beschriebenen Behälter. Die verschiedenen Bestandteile des oben beschriebenen Umschalters werden durch Punktschweißen oder durch andere geeignete Befestigungsmittel zusammengehalten.

In seiner normalen Lage (wie dargestellt) liegt der Anker 49 auf der Rolle 47, so daß der Kontaktstift 50 im Eingriff mit dem Quecksilber im Behälter 52 ist, so daß ein durchlaufender Stromweg von der Elektrode 41 zur Elektrode 42 vorhanden ist. Wenn ein äußerer Magnetisierungsstrom an eine die Elektrode 43 umgebende Spule angelegt wird (s, Fig. 1), entsteht eine abstoßende Kraft zwischen dem Anker 49 und der magnetischen Platte 54. Gleichzeitig entsteht eine anziehende Kraft zwischen dem Anker 49 und den beiden Segmenten der Elektrode 40. Diese vereinigten Kräfte lassen den Anker sich zum Ouecksilberbehälter 53 hin bewegen, wobei sie den Kontaktstift50 mit dem Ouecksilberbehälter 52 außer Eingriff und den Kontaktstift

51 mit dem Quecksilberbehälter 53 in Eingriff bringen. Damit wird der Kreis von der Elektrode 42 zur Elektrode 40 umgeschaltet, wobei ein fortlaufender Stromweg von der Elektrode 41 zur Elektrode 40 gebildet wird. Wenn der Schalter betätigt wird, berührt das entgegengesetzte (rechte) Ende des Ankers 49 die flache Feder 48, so daß etwaige Ankervibrationen klein gehalten werden.

Wenn der Magnetisierungsstrom entfernt wird, veranlaßt die auf die Rolle 47 wirkende Torsionskraft der flachen Feder 48, daß der Anker 49 sich entgegen dem Uhrzeigersinn um den Vorsprung 46 dreht. Hierdurch kommt der Kontaktstift 51 außer Eingriff mit dem.

Quecksilberbehälter 53 und der Kontaktstift 50 in Eingriff mit dem Quecksilberbehälter 52, so daß der Schalter in seine normale Stellung zurückkehrt.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Quecksilberschalter für elektrische Leitungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Quecksilbervorrat in einem Behälter untergebracht ist, welcher eine eng bemessene Öffnung aufweist und einen Ringteil enthält, und daß ein mittels der Betätigung beweglicher, mit dem Quecksilber zusammenwirkender Kontakt vorgesehen ist, welcher mit der Öffnung und dem Ringteil ausgerichtet ist.

2. Quecksilberschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptteil des Kontaktes aus einem Material, z. B. Chrom, besteht, für welches Quecksilber eine geringe Affinität besitzt und an dem dem Behälter zuweisenden Ende einen klein bemessenen Teil aus einem Material,

z. B. Wolfram, mit hoher Affinität trägt.

3. Quecksilberschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Bodenfläche des Behälters aus einem Material besteht, für das Quecksilber eine hohe Affinität besitzt, während die übrigen Innenflächen des Behälters aus einem Material bestehen, für das Quecksilber eine geringe Affinität besitzt.

4. Quecksilberschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Behälterboden zuweisende Fläche des ringförmigen Teils aus einem Material besteht, für das Quecksilber eine hohe Affinität besitzt.

5. Quecksilberschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter Becherform hat und durch einen die Öffnung enthaltenden Deckel abgeschlossen ist, dessen Außenfläche aus einem Material besteht, für das Quecksilber eine hohe Affinität besitzt, während die Innenseite des Deckels aus einem Material besteht, für das Quecksilber eine geringe Affinität besitzt.

6. Quecksilberschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter und der Kontakt in einem Gehäuse untergebracht und an getrennte Elektroden angeschlossen sind.

7. Quecksilberschalter nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch seine Zusammensetzung aus zwei magnetischen Gliedern mit nebeneinanderliegenden, im wesentlichen parallelen Teilen, einem magnetischen Kontaktarm, welcher mit seinem freien Ende zwischen den beiden Gliedern liegt und mit seinem anderen Ende an einem der beiden Glieder befestigt ist, während der gegenüber dem freien Ende des Kontaktarms liegende Behälter von dem anderen Glied gehalten wird, und aus magnetischen Betätigungsmitteln für den Kontakt, welche bei Erregung die beiden Glieder mit Bezug auf den Kontaktarm entgegengesetzt und in solcher Richtung magnetisieren, daß der Kontaktarm in oder außer Eingriff mit dem Kontakt gebracht wird.

8. Quecksilberschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch seine Ausstattung mit zwei magnetischen Gliedern, welche im Abstand angeordnete, im wesentlichen parallele Teile aufweisen und von welchen das eine einen nichtmagnetischen Streifen trägt, auf dem der Behälter aufgesetzt ist, einem zwischen den beiden Gliedern liegenden magnetischen Anker, der mit seinem einen Ende an einem der beiden Glieder befestigt ist und dessen anderes Ende in der Nähe der Behälteröffnung liegt, und einer die beiden Glieder umgebenden Signalspule für die Betätigung des Kontaktes.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 378 986, 2 483 723.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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