DE1615591C - Kryogenischer Schalter - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen · Schalter zur Verwendung bei kryogenischen Tempera-Schalter zur Verwendung bei kryogenischen Tempera- türen mit einem stabilisierten Supraleiter, d. h. mit türen mit zwei auf einer Grundplatte gehalterten, als einem Supraleiter, der nach einer Störung, die ihn in Kontaktstücke dienenden Leitern, bei denen jeweils den normalleitenden Zustand versetzt hat, wieder in ein supraleitendes Material mit einem normalleitenden 5 den supraleitenden Zustand zurückkehrt, und mit verMetall in Berührung steht, welches einerseits als Träger besserten Betriebseigenschaften durch größere Flächen für das supraleitende Material dient und andererseits für die leitende Berührung zwischen bewegbaren Leiim Kontaktbereich die Kontaktfläche bildet, wobei tern.

diese Leiter mittels einer Betätigungsvorrichtung rela- · Dieses Ziel wird gemäß der vorliegenden Erfindung

tiv zueinander bewegbar sind und sich ihre Kontakt- io- bei einem elektrischen Schalter der eingangs genannten

flächen im geschlossenen Zustand unter Druck beruh- Art dadurch erreicht, daß in den Leitern das supra-

ren. leitende Material jeweils in einem bandartigen Streifen

Bei supraleitenden Einrichtungen werden Supra- des normalleitenden Metalls eingebettet ist und daß

leiter in verschiedenen Ausführungen benutzt. Die der eine der beiden Leiter mit einem aus Isolierstoff

meisten, für solche Einrichtungen in Betracht korn- 15 bestehenden Führungsstück verbunden ist, das durch

menden Verwendungszwecke hängen von der Erzeu- die Betätigungsvorrichtung senkrecht zur Kontakt-

gung eines kräftigen Magnetfeldes ab, und in vielen fläche dieses Leiters bewegbar ist, während der andere

Fällen ist ein Stromfluß mit einer Stärke von 600 Ampere der beiden Leiter durch die Betätigungsvorrichtung

und mehr erforderlich. um eine Lagerstelle in einer zur Kontaktfläche des

Bei den meisten supraleitenden Einrichtungen wer- 20 anderen Leiters parallelen Ebene schwenkbar ist, so

den gegenwärtig supraleitende Spulen oder Wicklun- daß die beiden Leiter' hierdurch zum Schließen des

gen verwendet, die im allgemeinen über Leiter an eine Schalters parallel zueinander ausrichtbar sind und än-

äußere Gleichstromquelle angeschlossen werden, wel- schließend durch Bewegen des Führungsstückes mittels

ehe Leiter mindestens in der Nähe der Spulen supra- der Betätigungsvorrichtung die Kontaktflächen der

leitend sind. Soll in der Spule beständig ein Strom 25 Leiter miteinander in Berührung. gebracht werden

fließen, so werden die Leiter durch eine supraleitende können.

Überbrückung verbunden. Wenn die Spule aufgeladen Im Betrieb einer sogenannten elektromagnetischen

werden soll, so wird die Überbrückung in normaler Pumpe z. B., die Mittel zum magnetischen Induzieren

Weise betrieben, und wenn ein beständig fließender eines beständigen Stromflusses in einer supraleitenden

Strom erzeugt werden soll, so wird zugelassen, daß die 30 Spule od. dgl. aufweist, können zwei Schalter nach der

Überbrückung supraleitend wird. ■ Erfindung benutzt werden, mit denen in der elektro-

Bei solchen Spulen und besonders bei denen, die magnetischen Pumpe der Strom verstärkt werden starke Magnetfelder erzeugen sollen, entstehen Ver- kann, der zuvor in der aufzuladenden Spule erzeugt luste nicht nur in den Leitern, die den Strom von worden ist. Es war bisher oftmals üblich, zu diesem einem äußeren Stromkreis .aus zur Spule leiten, sondern 35 Zweck Heizelemente zu verwenden, um einen Teil des auch in der normalerweise supraleitenden Über- supraleitenden Stromkreises in den Normalzustand zu brückung, welche Verluste oftmals die Hauptquellen versetzen. Durch Verwenden eines Schalters nach der des Energieverbrauchs in der Einrichtung darstellen. Erfindung kann Wärmeenergie eingespart werden, die Wird die Spule kurzgeschlossen, nachdem ein Strom- in der eine niedrige Temperatur aufweisenden Umgefluß mit der gewünschten Stärke erzeugt worden ist, 40 bung verbraucht wird, wenn ein thermischer Schalter so kann dieser Stromfluß eine unendlich lange Zeit benutzt wird, und außerdem kann die Zeit verkürzt bestehen. Nach der Herstellung der supraleitenden werden, die für jede Periode der elektromagnetischen . Überbrückungsverbindung kann der Stromfluß aus Pumpe benötigt wird. Weiterhin ist es bei supraleitender Stromquelle a^f den Wert Null herabgesetzt wer- den Energiespeicherspulen, oftmals erwünscht, einen den, wodurch die Joulesche Aufheizung der Leiter 45 Schalter zur Verfügung zu haben, der als Nebenschluß vermieden wird. Da andererseits die Stromleiter für die mit einem geringen Widerstand wirkt, um die Spule Aufrechterhaltung des Stromfiusses nicht mehr be- kurzzuschließen, so daß magnetische Energie genötigt werden, so können diese, wenn gewünscht, aus speichert werden kann, bis diese in einem äußeren der Einrichtung entfernt werden. Stromkreis benötigt wird, und welcher Schalter als

Wird die Überbrückung durch thermische Mittel in 50. offener Stromkreis wirkt, wenn die in der Spule ge-

den Normalzustand versetzt, so erfolgt eine starke Er- speicherte Energie einem äußeren Stromkreis zugeführt

höhung der in der supraleitenden Umgebung erzeugten werden soll. Wird der Schalter zum Entladen der Spule

Wärme. Bei den älteren Überbrückungen, die während geöffnet, so muß dieser nicht nur eine sehr große und

des Aufladens oder Entladens der Spule einen Strom- vorzugsweise unendlich große Impedanz aufweisen,

kreis darstellen, der zwar einen Widerstand aufweist, 55 sondern auch spannungsfest für die Spannungen sein,

jedoch an sich geschlossen ist, fließt während des Auf- die während der Entladung erzeugt werden. Für diese

ladensoder Entladens ein schwacher Strom, der in der Zwecke kann ein Schalter nach der Erfindung verwen-

Überbrückung Joulesche Wärme erzeugt. Dies ist eine det werden, da er in geöffnetem Zustand gut isoliert

Folge des kleinen Verhältnisses des Widerstandes der und Ubergangsspannungen ohne Schaden widersteht.

Überbrückung zur Impedanz der Spule. 60 Eine bevorzugte Ausführung des Schalters nach der

Aus der USA.-Patentschrift 3 096 421 ist ein elek- Erfindung weist auf; ein »Schalterblockglied« mit

frischer Schalter zur Verwendung bei kryogenischen supraleitenden Drähten, die in einem ersten, aus einem

Temperaturen bekannt, bei dem die gegeneinander normalen Metall, z. B. aus Kupfer, bestehenden

bewegbaren Leiter aus supraleitenden Basisgliedern flachen Leiter eingebettet sind, dessen freiliegende

mit einem dünnen Schutzüberzug aus normalleitendem 65 Fläche vorzugsweise mit einem dünnen Belag aus

Metall bestehen, wobei der Überzug die Bildung von Silber versehen ist, ein »Schalterzungenglied« mit einem

Oxiden verhindern soll. flachen zweiten Leiter, der im wesentlichen dem eist-

Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein elektrischer genannten flachen Leiter gleicht, dessen einen Silber-

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belag tragende Fläche der mit Silber belegten Fläche Supraleitereigenschaften aufweist. Die supraleitenden

des ersten Leiters gegenüberstehend angeordnet ist, Spulen werden geeigneterweise aus einem einzelnen

und Betätigungsmittel, die mindestens einen der Leiter supraleitenden Draht hergestellt. Das für die Leiter 3

bewegen und mindestens einen wesentlichen Teil der zu wählende Material ist an sich bekannt. Im allge-

mit Silber belegten Flächen unter Druck miteinander 5 meinen werden die von der Strombrücke 6 zur Spule 1

in Berührung bringen. verlaufenden Teile der Leiter 3 aus einem geeigneten

Der Schalter kann für alle praktischen Zwecke als supraleitenden Drahtmaterial hergestellt, das denselben

Überbrückung oder als Nebenschluß benutzt werden, Stromfluß unterhalten kann wie die Spule. Die von der

dessen Widerstand im normalen Betrieb vernachlässig- äußeren· Stromquelle 4 zur Strombrücke 6 verlaufen-

bar klein ist, so daß während des Ein- und Ausschal- io den Teile der Leiter 3, die sich nicht in der Umgebung

tens der Spule die Erzeugung von Wärme im Neben- mit der niedrigeren Temperatur befinden, werden ge-

schluß vermieden wird. eigneterweise aus einem einen kleinen Widerstand auf-

Der Schalter kann bei supraleitenden Temperaturen weisenden Material hergestellt, z. B. aus Kupfer, das

in einer supraleitenden Umgebung mechanisch betätigt einen kleineren Widerstand aufweist als die typischen

werden. ■ 15 supraleitenden Materialien im Normalzustand. Durch

Der Schalter beseitigt für alle praktischen Zwecke die öffnen des Schalters 7 und durch Schließen des Schal-

Joulesche Erwärmung in supraleitenden Nebenschlüs- ters 4 wird in der Spule 1 ein beständiger Stromfluß

sen oder Überbrückungen und die Notwendigkeit, in erzeugt, dessen Stärke mit Hilfe des Regelwiderstan-

einer supraleitenden Umgebung Heizelemente ver- des 5 eingestellt werden kann. Wird hiernach der

wenden zu müssen, um einen Teil des supraleitenden ao Schalter 7 geschlossen und der Schalter 4 geöffnet, so

Stromkreises in den Normalzustand zu versetzen wird in der Spule 1 ein beständiger Stromfluß erzeugt,

und/oder um in einem Teil eines supraleitenden Strom- der durch die Strombrücke 6 und die diese mit der

kreises Wärme zu erzeugen, der entweder von thermi- Spule verbindenden Teile der Leiter 3 fließt. ·

sehen oder nichtthermischen Mitteln absichtlich in den Die F i g. 2 zeigt eine besondere Ausführung. des

Normalzustand versetzt worden ist. 25 in die Strombrücke nach der F i g. 1 eingeschalteten

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schalters 7. Dieser Schalter soll in einer supraleitenden Schalters ist nachstehend an Hand der F i g. 2 bis 4 Strombrücke nicht nur starke Ströme in der Größenausführlich beschrieben. Ordnung von mehreren hundert Ampere mit vernach-

In den Zeichnungen ist lässigbar- kleinen Verlusten leiten können, sondern

Fig. I_- eine Schnittzeichnung, die in schemati- 30 auch in einen vollständig nichtleitenden Zustand umscher Darstellung eine supraleitende Spule als Anwen- geschaltet werden können, ohne daß Wärme angewendungsbeispiel für die Erfindung zeigt, det oder im Schalter Wärme erzeugt wird. Zu diesem

F i g. 2 eine schaubildliche Darstellung eines Schal- Zweck muß ein mechanisch zu betätigender Schalter

ters nach der Erfindung, vorgesehen werden, der im geschlossenen oder strom-

F i g. 3 eine schaubildliche Darstellung von Einzel- 35 leitenden Betriebszustand wesentliche supraleitende

heiten des einen aus zwei Zungen bestehenden Schalt- Merkmale aufweist. Der Schalter weist daher auf:

kontaktes, der in der F i g. 2 dargestellt und in der ein Schalterzungenglied 21, dessen Einzelheiten in der

weiteren Beschreibung als Schalterzungenglied be- F i g. 3 dargestellt sind, ein Schalterblockglied 22,

zeichnet wird, dessen Einzelheiten in der F i g. 4 dargestellt sind und

F i g. 4 eine schaubildliche Darstellung einer Hälfte 40 das das Schalterzungenglied 21 aufnimmt und erfaßt,

des in der F i g. 2 dargestellten anderen Schaltkon- einen Stößel 23 sowie ein Glied 24, mit dem das

taktes, der in der weiteren Beschreibung als Schalter- Schalterzungenglied auf das Schalterblockglied einge-

blockglied bezeichnet wird, und ■ stellt werden kann, sowie eine Welle 25, die Glieder 26,

F i g. 5 eine doppeltlogarithmische Darstellung der die Nocken 27 und die Andruckplatten 28, die die

Veränderung des Oberflächenwiderstandes mit der 45 elektrisch leitenden Teile des Schalterblockgliedes und

Änderung des Druckes bei verschiedenen Metallen, des Schalterzungengliedes unter Druck miteinander in

die die Kontaktflächen von zwei stabilisierten Supra- Kontakt bringen.

leitern bilden, die bei einer Temperatur von 4,2° Kelvin Das in den Fig. 2 und 3 dargestellte Schalter-

miteinander in Berührung stehen. Zungenglied 21 weist zwei Leiter 34 und 35 aus einem

Die F i g. 1 zeigt eine supraleitende Spule 1, die 50 supraleitenden Material 36 in Form mehrerer Drähte über die Leiter 3, den Schalter 4 und den Regelwider- auf, die in einen Streifen 37 aus einem normalen Mestand 5 an eine äußere Stromquelle, z. B. an eine tall, ζ. B. Kupfer, eingebettet sind, wodurch ein »stabi-Batterie 2 angeschlossen ist. Der Widerstand 5 ermög- lisierter« Supraleiter geschaffen wird,
licht eine Einstellung der Stärke des von der Batterie Als »stabilisiert« wird ein Supraleiter bezeichnet, der zur Spule fließenden Stromes. An die Spule 1 ist ferner 55 in den supraleitenden Zustand zurückkehrt, wenn eine eine Strombrücke angeschlossen, die aus dem Schal- diesen in den Normalzustand versetzende Störung aufter 7 und den Leitern 8 und 9 besteht. Die Spule 1 und gehört hat, z. B. eine selbsterzeugte (ein Sprung des die Strombrücke 6 werden auf einer Tempeiatur ge- Magnetflusses) oder eine von außen her erzeugte Stöhalten, die unterhalb der kritischen Temperatur für das rung (Vibration, rasche äußere Feldänderung, kurzsupraleitende Material in der Spule 1 und in der 60 zeitig zu starker Strom usw.), ohne daß die Stärke des Strombrücke 6 liegt, zu welchem Zweck die Spule 1 erregenden Stromes vermindert werden muß. Im allge- und die Strombrücke 6 in einer Umgebung 10 mit meinen kann ein stabilisierter Supraleiter in der Weise einer entsprechenden niedrigen Temperatur angeord- geschaffen werden, daß ein supraleitendes Material in net sind, z. B. in flüssiges Helium eingetaucht, das sich einen guten mechanischen und thermischen Kontakt in einem Isolierbehälter 11 befindet. 65 mit einer Unterlage gebracht wird, deren Spannung-

Die Spule 1 kann aus einem supraleitenden Draht- Strom-Charakteristik die eines einfachen Widerstandes

material hergestellt werden, das die für den beabsich- sind, wobei die Masse der Unterlage von dem Grad

tigten Zweck erforderlichen kritischen Feld- und abhängt, bis zu dem der Leiter gekühlt wird. Im allge-

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meinen ist der Querschnitt der Unterlage wesentlich Ausnehmungen 62 von Schrauben 63 festgehalten wer-

größer als der des supraleitenden Materials. den.

Die in der F i g. 2 dargestellten Leiter. können Der obere Teil eines jeden Blockes 53 und 54 ist z.B. aus neun mit einem Niobium-Zirkonium-Belag nach außen-hin abgeschrägt und wirkt als Führung versehenen Kupferdrähten bestehen, die einen Durch- 5 für das Schalterzungenglied, und die Blöcke sind mit messer von ungefähr 0,25 mm aufweisen und in ein den einander gegenüberstehenden Schultern 64 ver-Kupferband mit einer Breite von 12,7 mm und mit sehen, die als Anschläge wirken und die Abwärtseiner Dicke von 1 mm eingebettet sind, welches Band bewegung des Schalterzungengliedes begrenzen, so daß ungefähr-1 Stunde lang bei einer Temperatur von die Leiter 34 und 35 des Schalterzungengliedes 21 den 560⁰C ausgeglüht wird. . io Leitern 51 und 52 des Schalterblockgliedes 22 gegen-

Das aus den oben beschriebenen Leitern bestehende überstehen, wenn das Schalterzungenglied 21 in der

Schalterzungenglied ist bei 41 an der Grundplatte 42 unteren Stellung steht.

z. B. mittels elektrisch nichtleitender Platten 43 und Die Welle 25 und die Nocken 27, die durch die am anderen Ende mittels einer Platte 44 und eines Glieder 26 miteinander verbunden sind, wirken in der Gliedes 24 am Stößel 23 befestigt. Die inneren gerillten 15 herkömmlichen Weise und bringen mindestens einen Flächen 34σ und 35a des Teiles der Leiter 34 und 35, wesentlichen Teil der Leiter 34 und 35 mit den Leitern die im Schalterblockglied sitzen, sind z. B. durch 51 und 52 unter Druck in Berührung, wenn das Schal-Weichlöten mit einem metallischen Verstärkungsglied . terzungenglied 21 in der unteren Stellung steht. 45 verbunden, das ein Verbiegen oder Verdrehen der Wie aus dem obenstehenden Teil der Beschreibung" Leiter nahe am Schalterblockglied verhindern soll. 20 zu ersehen ist, wird zum Schließen des Schalters der

Es wird darauf hingewiesen,- daß die Leiter 34 und 35 Stößel 23 in Richtung zur Basis 42 niedergedrückt,

ungefähr um 90° im Bereich des »Schalterblockgliedes« wobei die Leiter 34 und 35 des Schalterzungengliedes21

gegenüber der Ebene der Grundplatte 42 verdreht in eine Stellung gegenüber den Leitern 51 und 52 des

sind, so daß das Schalterzungenglied vom Stößel 23 Schalterblockgliedes 22 gebracht werden. Danach wird

in das Schalterblockglied 22 hineinbewegt und aus 25 die Welle 25 gedreht, wobei die Nocken 27 betätigt

diesem herausbewegt werden kann. Es wird ferner werden und über die Andruckplatten 28 die Blöcke 53

darauf hingewiesen, daß die glatten oder nicht gerillten und 54 gegen das Schalterzurigenglied 21 drücken,

Flächen 346 und 356 der Leiter 34 und 35 freiliegen wobei mindestens ein wesentlicher Teil der freiliegen-

und mindestens nahe am Schalterblockglied z. B. den Flächen der Leiter unter Druck miteinander in

mittels herkömmlicher Elektroplattierungsverfahren 3° Berührung gebracht und in dieser Stellung festgehalten

mit einem dünnen Silberbelag 46 versehen sind. Das am wird. Das Öffnen des Schalters erfolgt durch' Umkehren

weitesten außen gelegene Ende des Verstärkungs- der beschriebenen Arbeitsvorgänge. Die Blöcke 53 und

gliedes 45 nahe am Stößel 23 ist mit ösen 47 versehen, 54 können von nicht dargestellten Federn so beauf-

die an der Platte 44 z. B. mittels Schrauben befestigt schlagt werden, daß sie sich vom Schalterzungenglied

sind. Nach der Darstellung in der F i g. 2 ist das 35 21 entfernen, wenn diese nicht arretiert werden, um

elektrisch nichtleitende Glied 24 mit der Platte 44 und einen Gleitkontakt zwischen den Leitern zu vermeiden

dem Stößel 23 gelenkig verbunden, so daß das Schal- oder mindestens zu vermindern, wenn das Schalter-

terzungenglied 21 mit dem Schalterblockglied 22 einen zungenglied nach unten in die Schließstellung oder aus

elektrischen Kontakt bildet, der geschlossen und geöff- dieser heraus bewegt wird.

net werden kann. Infolge der Verdrehung der Leiter 34 40 Es ist ferner nicht wesentlich, daß bei einem Schalter

und 35 um 90° ist das Schalterzungenglied an einer. nach der Erfindung elektrisch leitende Teile (die Leiter _m

nahe an den Platten 43 gelegenen Stelle verschwenkbar, 34, 35, 51, 52) in der dargestellten besonderen Aus-

ohne daß der Supraleiter unterbrochen zu werden führung verwendet werden, oder daß die beschriebene

braucht. . Betätigungsvorrichtung benutzt wird. Zum Beispiel

Es wird nunmehr auf die F i g. 2 und 4 verwiesen, 45 können das Schalterzungenglied und das Schalteraus denen zu ersehen ist, daß die Leiter 51 und 52, die blockglied mit je einem einzigen stabilisierten Supraim wesentlichen den Leitern des Schalterzungengliedes leiter ausgestattet werden (zwei Leiter weisen lediglich gleichen, von den einander gegenüberstehenden, elek- die größte Kontaktfläche auf), und die Betätigung des irisch nichtleitenden Blöcken 53 und 54 getragen wer- Stößels und der Welle 25 kann durch einen einzigen den, die ihrerseits auf den Stiften 55 und 56 bewegbar 50 Arbeitsvorgang erfolgen, oder an Stelle einer Bewegelagert sind, so daß die Blöcke 53 und 54 und damit gung in einer zu den Kontaktflächen parallelen Richdie Leiter 51 und 52 in Richtung zueinander hin- und tung, wie in der F i g. 2 dargestellt, können ein oder herbewegbar sind, wobei die freiliegenden glatten mehrere stabilisierte Supraleiter so angeordnet werden, Flächen 346 und 356 der Leiter 34 und 35 mit den daß die Bewegung in einer zu den Kontaktflächen freiliegenden glatten Flächen 51 6 und 526 der Leiter 51 55 senkrechten Richtung ' erfolgt (so daß keine Ver- und 52 in Berührung gebracht werden können. Der voh drehung um 90° vorgesehen zu werden braucht, wie den Blöcken 53 und 54 entfernt gelegene Teil der in der F i g. 2 dargestellt), um den Schalter zu schlie-•LeiterSl und 52 wird von einem elektrisch nicht- Ben und zu öffnen.

leitenden Befestigungsglied 59 an der Grundplatte Da die elektrisch leitenden Teile des Schalterzungenfestgehalten. Die glatten Flächen 516 und 52b der 60 gliedes und des Schalterblockgliedes ein supraleitendes Leiter 51 und 52 sind gleichfalls mit einem Belag bei- Material enthalten, so besteht der einzige Widerstand spielsweise aus Silber versehen und stehen den be- im Schalter aus dem Widerstand des normalen Matetreffenden glatten Flächen 356 und 346 der Leiter 35 rials zwischen dem supraleitenden Material und aus und 34 parallel gegenüber, wenn das Schalterzungen- dem Oberflächenwiderstand an den Kontaktteilen dieglied 21 in der unteren oder Schließstellung steht. Wie 65 ser Leiter. Damit die Flächen zwischen diesen elektrisch am besten aus der F i g. 4 zu ersehen ist, ist jeder ■ leitenden Gliedern so glatt wie möglich sind, werden Leiter 51 und 52 z. B. durch Weichlöten an zwei oder diese vorzugsweise in der beschriebenen Weise angemehr metallischen Haltezapfen 61 befestigt, die in den ordnet, so daß die Seiten der Unterlage der stabilisier-

ten Leiter miteinander Kontakt haben. Mit anderen Worten, die Seite, die die supraleitenden Drähte oder "auch einen supraleitenden Streifen enthält, ist den Kontaktflächen abgewandt, die vor dem Eintauchen in die supraleitende Umgebung gereinigt werden sollen.

Es wird nunmehr auf die F i g. 5 verwiesen, die in graphischer Darstellung den Widerstand der Flächen zwischen zwei stabilisierten Leitern bei supraleitenden Temperaturen zeigt, wobei die Hauptmasse des Materials aus Kupfer besteht und wobei diese Leiter in allen Fällen außer einem auf den Kontaktflächen mit verschiedenen Belägen versehen sind. Aus allen Kurven ist zu ersehen, daß der Oberflächenwiderstand in an sich bekannter Weise kleiner wird, wenn der Druck erhöht wird. Der Grund hierfür ist darin zu sehen, daß der Strom an den Kontaktflächen durch eine Reihe kleiner Kontaktbezirke fließt. Der gesamte Querschnitt dieser stromführenden kleinen Kohtaktbezirke ist viel kleiner als der Querschnitt der vollständigen Kontaktfläche. Unter dem ausgeübten Druck vergrößern sich die Kontaktbezirke, und der Oberflächenwiderstand wird kleiner.

Aus den vorstehenden Ausführungen geht heryor, daß ein möglichst kleiner Kontaktwiderstand erwünscht ist. Es ist jedoch nicht naheliegend, welches Metall gewählt werden soll, da der kleinste Oberflächenwiderstand bei nahe am absoluten Nullpunkt liegenden Temperaturen erforderlich ist. Zum Beispiel werden bei diesen Temperaturen Metalle härter, und wenn die Oberfläche dem Wesen nach ein Halbleiter ist, so erhöht sich deren Widerstand im Vergleich zu dem Widerstand bei Raumtemperatur. Oberflächen, die sich für Schalterkontakte bei allen anderen als Supraleittemperaturen als befriedigend erwiesen haben, brauchen sich nicht notwendigerweise für Supraleittemperaturen eignen. Dies hat sich bei Untersuchungen ergeben, die bei der Entwicklung der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden, bei denen der Oberflächenwiderstand von sauberen Kupferflächen eines stabilisierten Supraleiters bei Supraleittemperaturen mit dem Oberflächenwiderstand derselben Flächen nach einer Alterungszeit von zwei Monaten bei Raumtemperatur an der Luft verglichen wurde. Wie sich gezeigt hat, erhöhte sich der Oberflächenwiderstand der gealterten Flächen auf das Fünfzigfache im Vergleich zu frischen Flächen.

Aus der F i g. 5 ist zu ersehen, daß bei einer Beschichtung von frischen oder sauberen Kontaktflächen der stabilisierten Leiter mit Gold, ζ. Β. durch Elektroplattieren, der Oberflächenwiderstand von Gold ungefähr zehnmal so klein ist als der einer Kupferfläche bei der Temperatur des flüssigen Heliums. Werden die Kontaktflächen jedoch mit einem Silberbelag versehen, so kann der Oberflächenwiderstand um einen Faktor von Sechs kleiner sein, als dies bei Gold möglich ist. Die Kurve für den Oberflächenwiderstand bei Silber wurde bei einer Dicke des Silberbelags von ungefähr 0,01 mm erzielt. Wie ferner aus der F i g. 5 zu ersehen ist, kann der geringe Widerstand der silberplattierten Flächen bei kleinsten Kontaktdrücken von kg/cm² erreicht werden.
Bei einem mit Silber erzielbaren Oberflächenwiderstand von 2 · 10~⁴ Ohm · cm ist der Energieverlust im Schalter vernachlässigbar klein. Ist bei einem Schalter nach der Erfindung, der zum Kurzschließen einer supraleitenden Spule mit einem induktiven Widerstand von 1 Henry benutzt wird, die Kontaktfläche beispielsweise 32,25 cm² groß, so beträgt die Zeitkonstante für das Schwinden des beständig fließenden Stromes ungefähr 50 Jahre.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   ao 1. Elektrischer, bei kryogenischen Temperaturen

   zu verwendender Schalter mit zwei auf einer Grundplatte gehalterten, als Kontaktstücke dienenden Leitern, bei denen jeweils ein supraleitendes Material mit einem normalleitenden Metall in Berührung steht, welches einerseits als Träger für das supraleitende Material dient und andererseits im Kontaktbereich die. Kontaktfläche bildet, wobei diese Leiter mittels einer Betätigungsvorrichtung relativ zueinander bewegbar sind und sich ihre Kontaktflächen im geschlossenen Zustand unter Druck berühren, dadurch gekennzeichnet, daß in den Leitern (51 oder 52; 34 oder 35) das supraleitende Material (36) jeweils in einem bandartigen Streifen des normalleitenden Metalls

   (37) eingebettet ist und daß der eine (51 oder 52) der beiden Leiter mit einem aus Isolierstoff bestehenden Führungsstück (53 oder 54) verbunden ist, das durch die Betätigungsvorrichtung (23 bis 27) senkrecht zur Kontaktfläche dieses Leiters bewegbar ist, während der andere (34 oder 35) der beiden Leiter durch die Betätigungsvorrichtung um eine Lagerstelle (43) in einer zur Kontaktfläche des anderen Leiters (51 oder 52) parallelen Ebene schwenkbar ist, so daß die beiden Leiter hierdurch zum Schließen des Schalters parallel zueinander ausrichtbar sind und anschließend durch Bewegen des Führungsstückes (53 oder 54) mittels der Betätigungsvorrichtung die Kontaktflächen der Leiter miteinander in Berührung gebracht werden können.,

   2. Elektrischer Schalter nach" Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das normalleitende Metall (37) im Kontaktbereich mit einer dünnen Silberschicht (46) bedeckt ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   209 614/166