DE1140996B - Fluessigkeitskontakt-Schalter mit Kapillarrillen-Schaltzunge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitskontakt-Schalter mit einer vorzugsweise magnetisierbaren, mit Kapillarrillen versehenen Schaltzunge, deren bewegliches, die Kontaktflächen tragendes freies Ende mit vorzugsweise zwei Festkontakten zusammenwirkt, die beiderseits¹ des Schaltzungenendes angeordnet und mit nicht benetzbaren, mit Rinnen versehenen Flächen versehen sind, wobei die eigentliche vorstehende Kontaktfläche des Festkontaktes gegenüber der nicht benetzbaren Fläche relativ klein und benetzbar ist. Vorzugsweise wird als Flüssigkeit bei diesem Schalter Quecksilber verwendet. Wenn der Schalter unter dem Einfluß einer Steuerspule steht und zwei Permanentmagnete auf die Festkontakte einwirken, dient der Schalter als vormagnetisiertes, polarisiertes Relais. Wenn die Permanentmagnete gleiche Magnetkraft aufweisen, wirkt das Relais sperrend, d. h., die Schaltzunge bleibt nach Einwirkung eines Stromimpulses an dem einen Festkontaktträger haften.

Bei bekannten Flüssigkeitskontakt-Schaltern dieser Art soll eine zu starke, störende Benetzung der Festkontaktpolfiächen vermieden werden, die bei dem Anprall der mit Flüssigkeit überzogenen Schaltzunge an den Kontaktflächen der Festkontakte dadurch entsteht, daß zwischen der Schaltzunge und den Kontaktflächen vorhandene Flüssigkeit verspritzt wird. Ein Teil der verspritzten Flüssigkeit sammelt sich nämlich, falls nicht besondere Maßnahmen dagegen getroffen werden, auf dem Festkontaktträger und dessen Kontaktelement, so daß sich eine leitende Brücke zwischen den Kontaktteilen bilden und zu einem Kurzschluß führen kann -bzw. relativ große Kontaktabstände nötig werden. Bei der bekannten Anordnung sind deshalb am Festkontaktträger zwei senkrechte, sich nach unten vertiefende Rinnen mit einem Chromoxydüberzug vorgesehen, die beiderseits der aktiven Festkontaktfläche liegen und das Quecksilber von der punktförmigen Kontaktfläche fernhalten sollen. Der bekannte Schalter ist für eine großflächige Kontaktgabe nicht geeignet. Außerdem besteht bei ihm die Gefahr, daß bei Schräglage des Schalters sich doch Quecksilbertropfen an dem drahtförmigen Ende des Festkontaktes sammeln.

Zur Vermeidung dieser Nachteile schlägt die Erfindung vor, daß jeder Festkontaktträger nahe der Kontaktstelle eine quer zur Schaltzunge angeordnete Rinne besitzt, in welche ein entsprechend auf der Schaltzunge angeordneter länglicher Fänger im eingeschalteten Zustand eintaucht. Die Fänger an der Schaltzunge und die Rinnen in den Festkontaktträgem fangen einen Teil der verspritzten Flüssigkeit auf und lenken diese über die Schaltzunge in den Flüssigkeitskontakt-Schalter
mit Kapillarrillen-Schaltzunge

Anmelder:

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

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Fecht, Patentanwalt,
Wiesbaden, Hqhenlohestr. 21

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 27. November 1959 (Nr. 855 722)

William Dominic O'Brien, New York, N. Y.,
und Charles Eugene Pollard jun., Hohokus, N. J.

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

Flüssigkeitsvorrat ab. Hiermit wird das Auftreten eines Kurzschlusses verhindert und eine schnelle Kontaktunterbrechung ermöglicht. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird darüber hinaus eine höhere Betriebsfrequenz des Schalters ermöglicht und ein zuverlässiges Arbeiten auch noch dann sichergestellt, wenn der Schalter aus der senkrechten Lage geneigt ist.

Vorzugsweise kann jeder Festkontaktträger eine Vielzahl von im Abstand angeordneten kleinen Kontaktflächen aufweisen.

Der Schalter gemäß der Erfindung kann in der Weise aufgebaut sein, daß eine Vielzahl von sich gegenüberliegenden Festkontaktträgern vorgesehen ist und daß ein die Schaltzunge tragender Fuß in an sich bekannter Weise einen Hohlraum als Flüssigkeitsspeicher hat.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt in Längsrichtung durch einen Quecksilberkontaktschalter, der die Erfindung verkörpert;

Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Schaltzunge sowie die Festkontaktträger;

Fig. 3 zeigt eine Aufsicht auf einen der in Fig. 2 dargestellten Festkontaktträger entlang der Linie 3-3,

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wobei die Anordnung eines Kontaktelementes auf netzt wird, z. B. ist ein Überzug aus Chromoxyd dem Festkontaktträger sichtbar ist, und od. dgl. geeignet. Nachfolgend werden nur die Kon-

Fig. 4, 4 a und 4 b zeigen Längsschnitte, welche den taktflächen 18 einer Oberflächenschleifbehandlung Quecksilberschalter der Fig. 1 in aufeinanderfolgen- unterzogen. Durch diese Schleifbehandlung wird den Stufen seines Zusammenbaues darstellen. 5 nicht nur der zunächst vorhandene Chromoxydüber-

In Fig. 1 ist ein Quecksilberkontaktschalter dar- zug von den Kontaktflächen 18 entfernt, so daß die gestellt, der aus einem Kolben 10 besteht, einem Platin-Nickel-Legierung freigelegt wird, an der Quecksilbervorrat 14, der in dem Kolben ruht, aus Quecksilber gut haftet, sondern die Kontaktflächen 18 zwei Festkontaktträgern 11 und 12, die in den KoI- erhalten zugleich auch eine glatte, flache Oberfläche, ben an dem Ende 10 α eingeschmolzen sind und ihn io so daß die Schaltzunge 15 in der Lage ist, einen guten durchdringen, aus einem röhrenförmigen Fuß 13, der Flächenkontakt zu bewirken. Vorteilhafterweise haiin den Kolben an dem Ende 10 b eingeschmolzen ist ten die Kontaktelemente 17 mit den durch Queck- und ihn durchdringt, und schließlich aus einer Schalt- silber benetzbaren Kontaktflächen 18 nur eine minizunge 15, die an dem Fuß befestigt ist. Die Schalt- male Queeksilbermenge fest. Das festgehaltene Queckzunge 15 hat an einem Ende einen umgebogenen Teil, 15 silber, das auf die Kontaktflächen 18 beschränkt ist, der hi einem verbreiterten Teil 13 a des Fußes 13 ein- neigt nicht dazu, Brücken mit den Kontaktgepaßt ist. elementen 17 oder der Schaltzunge 15 zu bilden.

Die Festkontaktträger 11 und 12 sind parallel aus- Die Schaltzunge 15 ist aus einem magnetisierbaren

gerichtet, wobei zwischen ihnen ein Abstandsstück 19 Material hergestellt, wobei deren Oberflächen derart aus keramischem Material angeordnet ist. Der KoI- 20 sind, daß sie von Quecksilber benetzt werden. Zum ben 10 ist aus einem röhrenförmigen Teil aus nicht Beispiel hat eine Legierung, die im wesentlichen aus magnetisierbarem und. elektrisch nicht leitendem Ma- 78% Nickel und 22°/o Eisen besteht, geeignete terial, wie Glas od. dgl., hergestellt. Ohne das kera- magnetische Eigenschaften. Die Oberflächen der mische Abstandsstück 19 würde die innere Ober- Schaltzunge weisen eine Anzahl von Kapillarrillen fläche des Glaskolbens am Ende 10 a beim Zuführen 25 auf, die in der in Fig. 2 dargestellten Weise in Längsvon Wärme zum Schmelzen dazu neigen, einen Kanal richtung angeordnet sind. Danach wird die Schaltoder eine Ruine zu bilden, in der sich Quecksilber zunge mit einem Material überzogen, an dem Quecksammeln und einen Kurzschluß zwischen den Polen silber gut haftet, z. B. Nickel od. dgl. Die Kapillarbilden könnte. Vorteilhafterweise hat das keramische rillen unterstützen die Wanderung des Quecksilbers Abstandsstück 19 einen thermischen Ausdehnungs- 30 entlang den Oberflächen der Schaltzunge. Ebenso ist koeffizienten, der demjenigen des Glaskolbens an- der Fuß 13 aus einem röhrenförmigen Teil aus gepaßt ist. Die Festkontaktträger sind aus einem magnetisierbarem Material hergestellt, z.B. ist eine magnetisierbaren Material hergestellt und weisen mit Nickel-Eisen-Legierung geeignet, die aus 52% Nickel Chromoxyd überzogene Oberflächen auf, die durch und 48 % Eisen besteht.

Quecksilber nicht benutzt werden, d. h., das Queck- 35 Am Ende der Schaltzunge 15 sind zwei Fänger 16 silber haftet an ihnen schlecht. Zum Beispiel weist eine befestigt, und zwar einer auf jeder Fläche der Schalt-Legierung, die im wesentlichen aus 52 % Nickel und zunge. Zum Beispiel ist ein massiver Nickeldraht oder 48% Eisen besteht, geeignete magnetische Eigen- eine vernickelte Nickel-Eisen-Legierung ein geeigschaften auf. netes Material. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, befinden

Der Festkontaktträger 11 weist eine Rinne lla 40 sich die Fänger auf der Schaltzunge 15 an einer und der Festkontaktträger 12 eine Rinne 12a auf. Stelle, die den Rillen lla und 12a benachbart ist. Diese Rinnen werden zum Auffangen und Ablenken Wenn die Schaltzunge 15 in Berührung mit den Konvon verspritztem Quecksilber und Quecksilber- taktflächen 18 auf einem der Kontaktelemente 17 gekügelchen benutzt. bracht wird, kommt der Fänger in die dem Kontakt-

Gemäß Fig. 2 und 3 ist an jedem Festkontakt- 45 element benachbarte Rinne zu liegen. Die Wechselträger ein Kontaktelement 17 befestigt, das eine Viel- wirkung zwischen den Fängern und den Rillen dient zahl von kleinen Kontaktflächen 18 enthält. Wenn dazu, verspritztes Quecksilber und Quecksilberauch in den Fig. 2 und 3 drei Kontaktflächen 18 ge- kügelchen aufzufangen und abzulenken, zeichnet sind, so können doch selbstverständlich auch In Fig. 4 sind zwei Bauteile dargestellt, nämlich

mehr oder weniger als drei Kontaktflächen benutzt 50 der Bauteil, der den Glaskolben 10 und die Festwerden. Jedes Kontaktelement 17 besteht aus einem kontaktträger 11 und 12 umfaßt, und der Bauteil, Material, das unter anderem die folgenden bevorzug- der aus dem Fuß 13 und der Schaltzunge 15 besteht, ten Eigenschaften aufweist: ausreichende Härte, so Beim Zusammenbau dieser Bauteile, insbesondere bei daß es sich nicht abnutzt, verhältnismäßig geringen Miniaturschaltern, ist es schwierig, im Kolben eine elektrischen Widerstand, ferner müssen mit Ausnahme 55 genaue Ausrichtung der Schaltzunge zu den Kontaktder Kontaktflächen 18 die anderen Oberflächen derart elementen zu erreichen. In Fig. 4 a ist in vereinfachter sein, daß Quecksilber schlecht an ihnen haftet. Zum Form ein Gerät zum schnellen und genauen Ausrich-Beispiel kann jedes Kontaktelement 17 aus einem ten der Schaltzunge zu den Kontaktelementen darkleinen Draht aus einer Platin-Nickel-Legierung in gestellt. Der Fuß 13 ruht auf einem Lager 23 mit die in der Zeichnung dargestellte Form gebracht 60 einemausgehöhlten Endteil 23 a, wobei sich der verwerden. Wenn eine Legierung aus 85% Platin und breiterte Teil 13 α des Fußes und die Schaltzunge 15 15% Nickel besteht, hat sie die gewünschten elek- im Kolben 10 befinden. Zwei Elektromagnete 21 irischen Widerstands- und Härteeigenschaften, wobei und 22 sind außerhalb des Kolbens in der Nähe der eine derartige Legierung härter als das für die Schaft- Festkontaktträger U und 12 in der dargestellten zunge 15 verwendete Material ist. Um Oberflächen zu 65 Weise angeordnet. Die Elektromagnete werden aberhalten, welche durch Quecksilber nicht benetzt wechselnd erregt, so daß die Schaltzunge 15 und dawerden, wird der Platin-Nickel-Draht mit einem mit der Fuß 13 zwischen dem Kontaktelement 17 auf Material überzogen, das durch Quecksilber nicht be- dem einen Festkontaktträger und dem Kontakt-

element 17 auf dem anderen Festkontaktträger hin- und herschwingen. Das Ergebnis der elektromagnetisch erzeugten Vibration des aus Fuß und Schaltzunge bestehenden Bauteils besteht darin, daß die sich berührenden Oberflächen der Schaltzunge 15 mit den flachen Kontaktflächen 18 ausgerichtet werden. Die Schaltzunge 15 richtet sich selbst aus, wenn sie entsprechend dem oben beschriebenen Verfahren elektromagnetisch vibriert, d. h., die Schaltzunge 15 nimmt schließlich eine Lage ein, die von beiden Kon- *° taktflächen 18 gleich weit entfernt ist, so daß die Kontaktflächen der Schaltzunge mit den Kontaktflächen 18 parallel ausgerichtet werden. Demgemäß berührt die Schaltzunge 15 während ihrer Betätigung im fertiggestellten Schalter der Fig. 1 sämtliche auf einem der Kontaktelemente 17 vorhandenen Kontaktflächen 18 gleichzeitig. Während der aus Schaltzunge und Fuß bestehende Bauteil vibriert, wird die Heizspule 20 aufgeheizt, so daß das Glas langsam flüssig wird und um den Fuß 13 fließt. Danach wird die Heizspule 20 abgeschaltet, so daß das Glas abkühlen kann. Während der Abkühlung hat der aus Fuß und Schaltzunge bestehende Bauteil die Neigung zu vibrieren. Schließlich festigt sich das Glas und legt damit den Fuß fest, so daß die Ausrichtung der Schaltzunge fixiert wird. Das Ergebnis ist die in Fig. 4 b dargestellte Anordnung. Der erforderliche Quecksilbervorrat wird dann durch die Öffnung im röhrenförmigen Fuß 13 in den Kolben eingebracht. Zusätzlich kann der Kolben mit Gas gefüllt werden, z.B. ergibt trockener Wasserstoff unter Druck eine geeignete Atmosphäre.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Flüssigkeitskontakt-Schalter mit einer vorzugsweise magnetisierbaren, mit Kapillarrillen versehenen Schaltzunge, deren bewegliches, die Kontaktflächen tragendes freies Ende mit vorzugsweise zwei Festkontakten zusammenwirkt, die beiderseits des Schaltzungenendes angeordnet und mit nicht benetzbaren, mit Rinnen versehenen Flächen versehen sind, wobei die eigentliche vorstehende Kontaktfläche des Festkontaktes gegenüber der nicht benetzbaren Fläche relativ klein und benetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Festkontaktträger (11, 12) nahe der Kontaktstelle (17, 18) eine quer zur Schaltzunge (15) angeordnete Rinne (11a, 12 a) besitzt, in welche ein entsprechend auf der Schaltzunge angeordneter länglicher Fänger (16) im eingeschalteten Zustand eintaucht.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Festkontaktträger (11, 12) eine Vielzahl von im Abstand angeordneten kleinen Kontaktflächen (18) aufweist.

3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von sich gegenüberliegenden Festkontaktträgern (11, 12) vorgesehen ist und daß ein die Schaltzunge (15) tragender Fuß (13) in an sich bekannter Weise einen Hohlraum als Flüssigkeitsspeicher hat.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Österreichische Patentschrift Nr. 179 347;
USA.-Patentschrift Nr. 2 868 926.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 209 747/253 12.