DE1590792C - Time delay switch - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Zeitverzögerungsschalter, bestehend aus einem teilweise mit einer elektrisch leitenden, nicht benetzenden Flüssigkeit (Quecksilber) gefüllten, geschlossenen Außenbehälter, der vertikal angeordnet ist und in den feststehend zwei Elektroden eingesetzt sind, und aus einem in vertikaler Richtung im Außenbehälter verschiebbaren, in die Flüssigkeit eintauchenden Innenkolben, der oben offen ist und im Bereich seines Bodens eine von der Flüssigkeit durchströmbare Durchtrittsöffnung aufweist, deren Länge in Strömungsrichtung kleiner ist als die Höhe der sich von beiden Seiten in die Durchtrittsöffnung hineinwölbenden Menisken der nicht benetzenden, leitenden Flüssigkeit, und bei dem sich der Innenkolben von einer außerhalb des aus elektrisch isolierendem Material bestehenden Außenbehälters angebrachten Magnetvorrichtung anheben läßt, und bei dem die Flüssigkeit so bemessen ist, daß sie im stationären Zustand bei angehobenem Innenkolben mit wenigstens einer der Elektroden keine Verbindung hat' . ^: The invention relates to a time delay switch, consisting of a closed outer container partially filled with an electrically conductive, non-wetting liquid (mercury), which is arranged vertically and in which two fixed electrodes are inserted, and of a vertically displaceable in the outer container, in the inner piston immersed in the liquid, which is open at the top and has a passage opening through which the liquid can flow in the area of its bottom, the length of which in the direction of flow is smaller than the height of the menisci of the non-wetting, conductive liquid bulging into the passage opening from both sides, and at in which the inner piston can be lifted by a magnet device attached outside the outer container made of electrically insulating material, and in which the liquid is dimensioned so that in the steady state with the inner piston raised it can with at least one of the elect roden has no connection '. ^:

Bekannte Zeitverzögerungsschalter dieser Art nehmen auf die Forderung zur billigen Herstellung nicht hinreichend Rücksicht, und zwar insoweit, als die Quecksilbermenge, die zu nicht unwesentlichem Teil den Endpreis des Schalters mitbestimmt, nicht klein genug gehalten wird. Bei der üblichen zylindrischen Gestaltung des Innenzylinders, der für eine gewisseKnown time delay switches of this type do not respond to the demand for cheap manufacture sufficient consideration, in so far as the amount of mercury, which is a not insignificant part the final price of the counter is determined, not kept small enough. With the usual cylindrical Design of the inner cylinder, which for a certain

ίο maximale Verzögerungszeit eine entsprechende Länge für die erforderliche Hubhöhe aufweisen muß,ίο maximum delay time a corresponding Must have a length for the required lifting height,

: ist es nicht möglich, einen gewissen Durchmesser zu unterschreiten, damit nicht während des Ausfließens die Quecksilbersäule innerhalb des schlanken Innenzylinderteils abreißt. Maßgebend für die auf die Quecksilbersäule wirkenden Kräfte, die das Abreißen bewirken können, sind im wesentlichen die Reibungskräfte der Innenzylinderwandung an der Säule. Aufgabe der Erfindung ist es, die Gefäße des Quecksilberschalters der obengenannten Art so zu gestalten, daß bei möglichst geringer Quecksilbermenge eine möglichst lange Verzögerungszeit erreicht werden kann. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der untere Abschnitt des Innenkolbens und der des Außenbehälters jeweils vergleichsweise geringe Querschnittsflächen aufweisen, daß die Querschnittsgestalt des unteren Kolbenabschnittes polygonal mit so spitzen Winkeln ausgebildet ist, daß die Flüssigkeit auf Grund ihrer inneren Kräfte (Kapillardepression) die Wandflächen des unteren Kolbenabschnittes nur in Teilbereichen berührt.: it is not possible to have a certain diameter fall below, so that the mercury column inside the slim inner cylinder part does not flow out rips off. Decisive for the forces acting on the mercury column that cause it to tear off can cause are essentially the frictional forces the inner cylinder wall on the column. The object of the invention is the vessels of the Make mercury switch of the above type so that with the lowest possible amount of mercury the longest possible delay time can be achieved. This task is carried out according to the Invention achieved in that the lower portion of the inner piston and that of the outer container, respectively have comparatively small cross-sectional areas that the cross-sectional shape of the lower Piston section is polygonal with acute angles that the liquid due to their internal forces (capillary depression) only partially affect the wall surfaces of the lower piston section touched.

Mit dieser Gestaltung lassen sich in vorteilhafter Weise die Reibungskräfte in dem schlanken Teil des Schalters dadurch herabsetzen, daß die relative Berührungsfläche des Quecksilbers möglichst klein gehalten wird; die materialeigenen Kohäsions- und Oberflächenkräfte sind nicht beeinflußbar. Unter Ausnutzung der hohen Kohäsions- und Oberflächen-Spannungskräfte des Quecksilbers ist somit erreicht, daß der genannte Querschnitt nicht mehr vollständigWith this design, the frictional forces in the slim part of the Reduce the switch by keeping the relative contact area of the mercury as small as possible will; the cohesive and surface forces inherent in the material cannot be influenced. Under Use of the high cohesive and surface tension forces of mercury is thus achieved, that the said cross-section is no longer complete

- mit Quecksilber ausgefüllt ist, die Quecksilbersäule vielmehr nur noch in relativ schmalen senkrechten Bereichen mit der Wand in Verbindung steht, wodurch die Reibungskräfte beträchtlich herabgesetzt . sind.- is filled with mercury, the mercury column rather, it is only connected to the wall in relatively narrow vertical areas, whereby the frictional forces are considerably reduced. are.

In vorteilhafter Ausbildung kann die Querschnittsfläche des unteren Abschnittes des Innenkolbens als gleichseitiges Dreieck oder auch in Gestalt eines mehrzackigen Sterns geformt sein.In an advantageous embodiment, the cross-sectional area of the lower section of the inner piston be shaped as an equilateral triangle or in the shape of a multi-pointed star.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen ■In the following, exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings. It show ■

Fig. 1 bis 3 eine Ausführungsform des beschriebeneh Zeitverzögerungsschalters in mehreren Arbeitsstellungen, ·■'-./'Figs. 1 to 3 show an embodiment of the described h Time delay switch in several working positions, · ■ '-. /'

Fi g. 4 eine perspektivische Ansicht des unteren Teils des beschriebenen Kolbens,Fi g. 4 is a perspective view of the lower part of the piston described;

F i g. 5 einen Querschnitt nach X-X in F i g. 9,F i g. 5 shows a cross section according to XX in FIG. 9,

F i g. 6 einen Querschnitt entsprechend F i g. 5 durch eine andere Ausführungsform.F i g. 6 shows a cross section corresponding to FIG. 5 by another embodiment.

Ein Ausführungsbeispiel wird an Hand der F i g. 1 bis 3 beschrieben. Ein verschlossener Außenbehälter 10 aus elektrisch isolierendem Material enthält im Inneren einen beweglichen Innenkolben 11, Quecksilbermassen 17 und 18 und ein Paar Elektroden 15 und 16 aus hitzebeständigem Material. Der Innenkolben 11 besteht aus einem dickwandigen Zy-An exemplary embodiment is shown on the basis of FIGS. 1 to 3 described. A sealed outer container 10 made of electrically insulating material contains inside a movable inner piston 11, Mercury masses 17 and 18 and a pair of electrodes 15 and 16 made of refractory material. the Inner piston 11 consists of a thick-walled cylinder

linder 12 und einem dünnwandigen Gefäß 13, das am unteren Ende des Zylinders befestigt ist. Der dünnwandige Behälter 13 besteht aus drei Teilen: einem Teil mit großem Durchmesser, einem konisch sich verjüngenden Teil und einem schlanken rohrförmigen Teil, in dessen Boden sich eine öffnung 14 für begrenzten Quecksilberdurchfluß befindet. Das Gewicht des Innenkolbens 11 wird mit Rücksicht auf die Auftriebskraft, die sich durch das Eintauchenlinder 12 and a thin-walled vessel 13 which is attached to the lower end of the cylinder. the thin-walled container 13 consists of three parts: one large diameter part, one conical tapering part and a slender tubular part, in the bottom of which there is an opening 14 for limited mercury flow is located. The weight of the inner piston 11 is made with regard to the buoyancy generated by immersion

Querschnitt des Rohrstücks des dünnwandigen Gefäßes 13 geringer gemacht werden als bisher möglich. Wenn der Querschnitt dieses Teils verkleinert werden kann, kann auch der Durchmesser D_s des unte-Cross section of the pipe section of the thin-walled vessel 13 can be made smaller than previously possible. If the cross-section of this part can be reduced, the diameter D _{s of} the lower

5 ren Teils des luftdichten Außenbehälters 10 kleiner gemacht werden, wodurch das Quecksilber besser ausgenutzt wird und der Schalter besser gegen Vibration geschützt werden kann. Wird aber der Querschnitt des reduzierten Teils unter eine bestimmte eines Kolbens bestimmten Volumens in das Queck- io Grenze gesenkt, so wird die Quecksilbersäule bei Visilber ergibt, so gewählt, daß der konische Teil des bration unterbrochen, wenn der Querschnitt kreisfördünnwandigen Gefäßes 13 im Ruhezustand auf der mig ist, wobei die Wiederherstellung einer geschlos-Schulter R des verschlossenen Außenbehälters 10 senen Säule sehr schwer ist, so daß dann das Queckaufliegt, wie F i g. 1 zeigt. In dieser Stellung tauchen silber am Fließen gehindert wird. Wenn aber der die unteren Enden der Elektroden 15 und 16 in das 15 röhrenförmige schlanke Teil des dünnwandigen GeQuecksilber 17 ein und schließen einen Stromkreis. f äßes wie in F i g. 4 und 5 geformt ist, kann man den Es empfiehlt sich, den Innenkolben 11 aus ma- oben aufgezeigten, unterbrochenen Zustand vermeignetischem Material, wie Eisen, zu machen, so daß den.5 ren part of the airtight outer container 10 can be made smaller, whereby the mercury is better used and the switch can be better protected against vibration. If, however, the cross-section of the reduced part is lowered below a certain volume determined by a flask in the mercury limit, the mercury column for Visilber is chosen so that the conical part of the bration is interrupted when the cross-section of the circular thin-walled vessel 13 is at rest which is moderate, the restoration of a closed shoulder R of the closed outer container 10 own column is very difficult, so that the mercury then rests, as shown in FIG. 1 shows. In this position, silver is prevented from flowing. But if the the lower ends of the electrodes 15 and 16 in the 15 tubular slender part of the thin-walled mercury 17 and close a circuit. vial as in FIG. 4 and 5 is shaped, it is advisable to make the inner piston 11 from an interrupted state of avoidable material, such as iron, shown above, so that the.

er bei Speisung einer (nicht gezeigten) am Behälter Fig.4 ist die perspektivische Darstellung einerhe when feeding a (not shown) on the container Fig.4 is the perspective view of a

angebrachten Magnetspule um die Strecke ST, wie in 20 Ausführungsform des dünnwandigen Gefäßes mit F i g. 2 gezeigt, durch die Magnetkraft angehoben dem Hauptteil 22 des Kolbens und dem schlanken, werden kann. In dem Augenblick sinkt die Höhe des unteren Teil 23 mit dreieckigem Querschnitt, wie Quecksilberspiegels außerhalb des Gefäßes 13 auf F i g. 5 zeigt, und mit einer Öffnung 24 im Boden, die Höhe H₂ ab. Die Quecksilbermengen und die Ab- Wenn der schlanke Rohrteil Dreiecksquerschnitt hat, messungen der Teile sind so abgestimmt, daß die 25 nimmt das Quecksilber darin eine Gestalt an, wie mit öffnung 14 dann immer noch innerhalb des Queck- der unterbrochenen Linie 25 in F i g. 5 dargestellt ist, Silbers 18 liegt. Das Quecksilber 17 im Gefäß 13 wobei die Ecken G nicht mit Quecksilber gefüllt sind, läuft unter dem Druck H₁ so lange aus, bis sich nach Außer der Dreiecksform können auch andere Vielbestimmter Zeit ein ausgeglichener Zustand einge- ecke, wie z. B. ein sternförmiger Querschnitt, nach stellt hat, bei dem das Quecksilberniveau die Hö- 30 F i g. 6 verwendet werden.attached magnet coil by the distance ST, as in 20 embodiment of the thin-walled vessel with F i g. 2, by the magnetic force the main part 22 of the piston and the slim one can be raised. At that moment, the height of the lower part 23 with a triangular cross-section, like the mercury level outside the vessel 13, drops to FIG. 5 shows, and with an opening 24 in the bottom, the height H ₂ from. The quantities of mercury and the If the slender tube part has a triangular cross-section, measurements of the parts are coordinated so that the mercury in it assumes a shape, as with opening 14 then still within the mercury, the broken line 25 in FIG . 5 is shown, silver 18 is located. The mercury 17 in the vessel 13, the corners G not being filled with mercury, runs out under the pressure H ₁ until after. B. a star-shaped cross-section, according to has, in which the mercury level the Hö- 30 F i g. 6 can be used.

he Ji₃ hat, wie F i g. 3 zeigt. Der Schalter nach den F i g. 1 bis 3 ist ein inhe Ji ₃ has how F i g. 3 shows. The switch according to FIGS. 1 to 3 is an in

Kurz vor Erreichen dieses Zustandes wird eine Ruhe geschlossener, mit Zeitverzögerung öffnender oder werden beide Elektroden vom Quecksilber ge- Schalter, da die Elektroden 15 und 16 mit dem innetrennt und unterbrechen somit den elektrischen ren Quecksilber in Kontakt sind, wenn der Innenkol-Stromkreis. Wird bei dem Zustand nach Fig.3 die 35 ben 11, wie in Fig. 1, durch sein Gewicht in seiner Magnetspule ausgeschaltet, so fällt der Innenkolben Normalstellung ist, und eine gewisse Zeit nach dem 11 herab und bewirkt durch einen Vorgang umge- Anheben vom Quecksilber getrennt werden. Bei Abkehrt zu dem oben beschriebenen nach bestimmter Wandlung des Schalters in der Weise, daß mindestens Zeit erneutes Schließen der getrennten Elektroden 15 eine der Elektroden 15, 16 im Ruhezustand nach und 16 (entsprechend dem Zustand in Fig. 1). Da- 40 Fig. 1 ohne Kontakt mit dem Quecksilber ist und mit ist ein Zeitverzögerungsschalter geschaffen, das daß beide Elektroden im Zustand nach F i g. 2 in das eine bestimmte Zeitspanne nach dem Ein- oder Aus- Quecksilber eintauchen, erhält man einen Zeitverschalten seiner Magnetspule Kontakte öffnet und zögerungsschalter, der nur vom Augenblick des Anschließt, hebens des Kolbens an bis zum Ablauf der eingestell-In dieser Ausführung bleibt die Öffnung 14 stets 45 ten Verzögerungszeit schließt und die übrige Zeit ofsowohl mit der inneren, als mit der äußeren Queck- fen ist.Shortly before this state is reached, a rest becomes more closed and opens with a time delay or are both electrodes from the mercury switch, since the electrodes 15 and 16 separate with the inside and thus interrupt the electrical mercury ren are in contact when the inner col-electric circuit. If in the state of Figure 3, the 35 ben 11, as in Fig. 1, by its weight in its The solenoid is switched off, so the inner piston falls to its normal position, and a certain time after that 11 and caused by a process of lifting to be separated from the mercury. If you turn away to that described above after certain conversion of the switch in such a way that at least Time after the separate electrodes 15 are closed again, one of the electrodes 15, 16 in the idle state and 16 (corresponding to the state in Fig. 1). Since 40 Fig. 1 is not in contact with the mercury and with a time delay switch is created that both electrodes in the state according to FIG. 2 in the A time interval is obtained after immersing mercury in or out for a certain period of time its solenoid contacts opens and a delay switch that only connects from the moment it is connected lift the piston to the end of the set-In this embodiment, the opening 14 always remains 45 th delay time and closes the rest of the time ofsof both with the inner than with the outer Queckfen.

silbermasse 17, 18 in Berührung, die selbst freie Bei Einsatz des Zeitverzögerungsschalters insilver ground 17, 18 in contact, the free When using the time delay switch in

Oberflächen hat, wodurch das Quecksilber fließen Gleichstromkreisen kann seine Schaltleistung beim kann, da es eine einzige Masse mit eingeschnürtem Ein- bzw. Ausschalten dadurch gesteigert werden, Steg in der Öffnung 14 darstellt. Es empfiehlt sich, 50 daß die Elektrode 15 gegenüber der Elektrode 16 die Länge der Durchflußöffnung weit geringer zu verkürzt wird, so daß der Schaltfunke immer an der machen als den Durchmesser, um den Schalterbe- kürzeren Elektrode 15 auftritt, die mit dem Minuspol trieb sicher zu gestalten, denn das Quecksilber der Spannungsquelle verbunden wird, also der Funke könnte sonst unterbrochen werden, sei es durch Vi- immer an der Minuselektrode auftritt, wodurch die bration des Schalters selbst oder durch Stöße oder 55 geringstmögliche Menge Quecksilber verdampft und Vibration von außen, wenn das Niveau der Quecksil- der Elektrodenabbrand und damit die Verunreinibermassen 17 und 18 gleich ist. Das schlanke, rohr- gung des Quecksilbers klein gehalten wird. Die Anförmige Teil geringen Querschnitts am unteren Ende Ordnung empfiehlt sich besonders zur Steigerung der des dünnwandigen Gefäßes 13 wird verwendet, um Schaltleistung solcher Zeitverzögerungsschalter, bei die Quecksilbermasse klein halten zu können, wobei 60 denen das Quecksilber sehr langsam fließt, wie bei trotzdem die Öffnung 14 in das äußere Quecksilber der beschriebenen Ausführung. Wahlweise kann eintaucht, wenn der Innenkolben 11 um den Weg ST auch eine zusätzliche Elektrode im unteren Teil des aus seiner Stellung nach F i g. 1 in die nach F i g. 2 verschlossenen Behälters vorgesehen sein, die dann emporgehoben wird. stets in das Quecksilber eintaucht, so daß immerHas surfaces through which the mercury can flow. It is recommended that the length of the throughflow opening be shortened far less than the electrode 16, so that the switching spark always occurs at the electrode 15 which is shorter than the diameter around the switch and which safely operated with the negative pole because the mercury is connected to the voltage source, i.e. the spark could otherwise be interrupted, be it due to Vi- always occurs at the negative electrode, whereby the bration of the switch itself or due to shocks or the smallest possible amount of mercury evaporates and external vibrations, if the level of the mercury of the electrode erosion and thus the impurity masses 17 and 18 is the same. The slim, tubular shape of the mercury is kept small. The shaped part of small cross-section at the lower end of the order is particularly recommended to increase that of the thin-walled vessel 13 is used in order to be able to keep the switching capacity of such time delay switches small, whereby the mercury flows very slowly, as in the case of the opening 14 anyway into the external mercury of the type described. Optionally, it can be immersed if the inner piston 11 by the path ST also has an additional electrode in the lower part of the from its position according to FIG. 1 in the according to F i g. 2 closed container can be provided, which is then lifted up. always immersed in the mercury, so that always

Im folgenden wird die Ausgestaltung des unteren 65 Strom von dieser zusätzlichen Elektrode zu den Kolbenabschnittes beschrieben. Danach kann der Elektroden fließt, die in das Quecksilber eintauchen.In the following, the configuration of the lower 65 current from this additional electrode to the Piston section described. After that, the electrodes can flow, which are immersed in the mercury.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Zeitverzögerungsschalter, bestehend aus einem teilweise mit einer elektrisch leitenden, nicht benetzenden Flüssigkeit (Quecksilber) gefüllten, geschlossenen Außenbehälter, der vertikal angeordnet ist und in den feststehend zwei Elektroden eingesetzt sind, und aus einem in vertikaler Richtung im Außenbehälter verschiebbaren, in die Flüssigkeit eintauchenden Innenkolben, der oben offen ist und im Bereich seines Bodens eine von der Flüssigkeit durchströmbare Durchtrittsöffnung aufweist, deren Länge in Strömüngsrichtung kleiner ist als die Höhe der sich von beiden Seiten in die Durchtrittsöffnung hineinwölbenden Menisken der nicht benetzenden, leitenden Flüssigkeit, und bei dem sich der Innenkolben von einer außerhalb des aus elektrisch isolierendem Material bestehenden Außenbehälters angebrachten Magnetvorrichtung anheben läßt, und bei dem die Flüssigkeit so bemessen ist, daß sie im stationären Zustand bei angehobenem Innenkolben mit wenigstens einer der Elektroden keine Verbindung hat, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Abschnitt (23) des Innenkolbens (22) und der des Außenbehälters (10) jeweils vergleichsweise geringe Querschnittsflächen aufweisen, daß die Querschnittsgestalt des unteren Kolbenabschnittes (23) polygonal mit so spitzen Winkeln ausgebildet ist, daß die Flüssigkeit auf Grund ihrer inneren Kräfte (Kapillardepression) die Wandflächen des unteren Kolbenabschnittes (23) nur in Teilbereichen berührt. 1. Time delay switch, consisting of a partially electrically conductive, non-wetting liquid (mercury) -filled, closed outer container that is vertical is arranged and in the stationary two electrodes are inserted, and one in vertical The inner piston, which can be moved in the direction of the outer container and is immersed in the liquid, which is open at the top and in the area of its bottom one through which the liquid can flow Has passage opening whose length in the direction of flow is smaller than the height of the menisci bulging into the passage opening from both sides of the non-wetting, conductive liquid, and in which the inner piston is electrically from an outside Lift the magnet device attached to the insulating material of the existing outer container leaves, and in which the liquid is so dimensioned that it is in the steady state when raised Inner bulb has no connection with at least one of the electrodes, characterized in that that the lower section (23) of the inner piston (22) and that of the outer container (10) each have comparatively small cross-sectional areas, that the cross-sectional shape of the lower piston portion (23) is polygonal with acute angles that the Liquid due to its internal forces (capillary depression) the wall surfaces of the lower Piston section (23) touched only in partial areas. 2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des unteren Abschnitts (23) des Innenkolbens (22) ein gleichseitiges Dreieck ist.2. Switch according to claim 1, characterized in that that the cross-sectional area of the lower portion (23) of the inner piston (22) is equilateral Triangle is. 3. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des unteren Abschnitts (23) des Innenkolbens (22) die Gestalt eines mehrzackigen Sternes hat.3. Switch according to claim 1, characterized in that the cross-sectional area of the lower Section (23) of the inner piston (22) has the shape of a multi-pointed star.