DE2058271A1 - Relay mercury contact - Google Patents

Description

(Priorität: 26.11.69, USA Ser.No. 880,128)(Priority: 11/26/69, USA Ser.No. 880,128)

Werden zwei quecksilberbenetzte Metallelemente in Metall-Metall-Kontakt gebracht, wobei sie nur durch eine sehr dünne Quecksilberschicht getrennt sind, so diffundieren Atome des festen Metalls durch das Quecksilber hindurch, und es tritt ein Kleben auf. Die Diffusion beschleunigt sich bei höheren··. Temperaturen exponentiell. Ziel der Erfindung ist es, ein Relais zu schaffen, das den Stromkreis durch Quecksilber über benetzbare Oberflächen schließt, während gleichzeitig zwischen den benetzten Oberflächen ein Abstand bestehen bleibt, der zu groß ist, als daß eine merkliche Metalldiffusion von einer Oberfläche zur anderen möglich wäre; dies geschieht durch Einfügen eines nicht benetzbaren metallischen Abstands- oder Zwischenstücks zwischen die benetzbaren Oberflächen.Two mercury-wetted metal elements are in metal-to-metal contact brought, where they are only separated by a very thin layer of mercury, so atoms of the diffuse solid metal passes through the mercury and sticking occurs. Diffusion accelerates at higher ··. Temperatures exponential. The aim of the invention is to provide a relay that switches the circuit through mercury wettable surfaces closes, while at the same time a distance remains between the wetted surfaces, the is too great for any noticeable metal diffusion from one surface to the other; this is done through Insertion of a non-wettable metallic spacer or spacer between the wettable surfaces.

Kurz gesagt betrifft die Erfindung einen in Quecksilber arbeitenden Relais-Kontakt mit einer Quecksilber benetzbaren Oberfläche, wobei durch Einfügen eines durch Quecksilber nicht benetzbaren, die benetzbare Oberfläche umgebenden Trennstücks eine Berührung des anderen Kontakts während des Relaisbetriebs verhindert ist. Überlegene Metalle für das nicht benetzbare Zwischenstück bilden Tantal und Niob.In short, the invention relates to one working in mercury Relay contact with a mercury wettable surface, being by inserting a mercury not wettable, the wettable surface surrounding separator touching the other contact during relay operation is prevented. The superior metals for the non-wettable spacer are tantalum and niobium.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten AusführungsbeispielsFurther details of the invention emerge from the following Description of a preferred embodiment

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anhand der Zeichnungen; darin zeigen:based on the drawings; show in it:

Fig. 1 eine Seitenansicht zweier erfindungsgemäßerFig. 1 is a side view of two inventive

Kontakte in einer ersten Stufe ihrer Herstellung;Contacts in a first stage of their establishment;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Kontakte der Fig. 1 nach Beendigung einer zweiten Fabrikationsstufe;FIG. 2 shows a side view of the contacts of FIG. 1 after completion of a second manufacturing stage; FIG.

Fig. 3 eine Seitenansicht von erfindungsgemäßen Kontakten im fertigen Zustand; und3 shows a side view of contacts according to the invention in the finished state; and

Fig. 4 eine Seitenansicht der Kontakte nach Fig. 3, die jedoch ein Quecksilberkügelchen umfassen. Figure 4 is a side view of the contacts of Figure 3 but including a mercury bead.

Bs sei angenommen, daß die Erfindung bei einem Quecksilber-Kontakt zungenschalter angewandt sei, für den ein typisches Beispiel in der USA-Patentschrift Nr. 3431377 offenbart ist. Einer der Kontakte, der Kontakt 10, sei dabei gemäß Fig. 1 als durch Quecksilber benetzbar angenommen, während der andere Kontaktarm 11 ein quecksilberbenetzbares Element 12 umfaßt, das von dem Kontakt 10 aus gesehen bogenförmig sein mag, wenn auch die genaue Form des Elementes 12 für die Erfindung nicht wesentlich ist. Der Kontaktarm 11 und das Element 12 sind mit einer nicht benetzbaren Metall- oder Oxidschicht überzogen.Assume that the invention applies to mercury contact reed switch is used for a typical Example is disclosed in U.S. Patent No. 3431377. One of the contacts, the contact 10, is shown in FIG. 1 assumed to be wettable by mercury, while the other contact arm 11 comprises a mercury-wettable element 12, which may be arcuate as viewed from contact 10, albeit the exact shape of element 12 for the invention is not essential. The contact arm 11 and the element 12 are coated with a non-wettable metal or oxide layer overdrawn.

Gemäß Fig. 2 ist von dem Element 12 ein flaches Scheibchen abgeschliffen oder in sonstiger Weise entfernt worden, um eine ebene Fläche 14 des Elements 12 freizulegen.According to FIG. 2, a flat disc has been ground off or otherwise removed from the element 12 in order to to expose a flat surface 14 of element 12.

Gemäß Fig. 3 ist in der ebenenHache 12 eine Vertiefung 15 ausgebildet, die sich tiefer hineinzieht als die verbliebene Schleifkante 16 des durch Quecksilber nicht benetzbaren Überzugs 13. Die Vertiefung 15 kann durch Ätzen gebildet werden, beispielsweise mit heißem Quecksilber, das die benetzbare Fläche 14, nicht aber die nicht benetzbare Fläche 16 angreift.According to Fig. 3, in the flat surface 12 there is a recess 15 formed, which extends deeper than the remaining grinding edge 16 of the non-wettable by mercury coating 13. The recess 15 can be formed by etching, for example with hot mercury, the wettable Surface 14, but not the non-wettable surface 16 attacks.

Die Oberflächenspannung sorgt dafür, daß auf der jetzt mit 12a bezeichneten benetzbaren Metalloberfläche ein Quecksilberkügelchen 17 bleibt, während an dem nicht benetzbaren Metall oder Oxid bei 16 (Fig. 4) nichts haften bleibt, so daß einThe surface tension ensures that a mercury ball is placed on the wettable metal surface, now designated 12a 17 remains, while nothing adheres to the non-wettable metal or oxide at 16 (FIG. 4), so that a

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kreisförmiges Kügelchen gebildet wird, das auf feste Grenzen beschränkt ist.circular bead is formed, which is constrained to fixed boundaries.

Stoßen nun der Kontakt 10 und der Kontaktarm 11 gegeneinander, wie dies beim normalen'Relaisbetrieb der Fall ist, so tritt körperliche Metall-Metall-Berührung an einer durch Quecksilber nicht benetzbaren Fläche auf; ein elektrischer Stromkreis besteht jedoch in erster Linie durch das Quecksilber über die beiden gegenüberstehenden, jedoch voneinander getrennten quecksilber-benetzbaren Flächen. D£e quecksilber-benetzten Metallflächen kommen bei erfindungsgemäß angeordneten Kontakten einander nicht nahe genug, daß eine wesentliche Metalldiffusion durch das Quecksilber möglich wäre, wie sie bei räumlicher Metall-Metall-Berührung zwischen zwei benetzbaren Flächen auftreten würde, wo eine Diffusion entweder durch direkten Kontakt oder durch eine Quecksilberschicht von nur einigen Atomen Dicke erfolgen kann. Die Erfahrung zeigt, daß ein räumlicher Abstand zwischen quecksilber-benetzbaren Kontakten in der Größenordnung von etwa 0,025 mm oder etwas weniger geeignet ist, klebende Kontakte zu vermeiden, und daß der Betrieb dann von Kontaktprellen frei ist.If the contact 10 and the contact arm 11 now abut one another, As is the case with normal relay operation, physical metal-to-metal contact occurs through mercury non-wettable surface; however, an electrical circuit consists primarily of the mercury across the two opposing but separate mercury-wettable Surfaces. The mercury-wetted metal surfaces In the case of contacts arranged according to the invention, do not come close enough to one another that a substantial metal diffusion through the mercury would be possible, as they occur with spatial metal-to-metal contact between two wettable surfaces would where a diffusion either through direct contact or through a layer of mercury of only a few atoms Thickness can be made. Experience shows that a spatial distance between mercury-wettable contacts in the On the order of about 0.025 mm or slightly less suitable is to avoid sticky contacts, and that the operation is then free from contact bounce.

Die Kontaktmaterialien müssen so gewählt werden, daß sie leicht quecksilber-benetzbar sind, die richtigen magnetischen Eigenschaften haben sowie in Quecksilber und ineinander verhältnismäßig unlöslich sind. Zu geeigneten Kontaktmaterialien gehören Kupfer, Nickel, Platin und verschriene Legierungen dieser Metalle.The contact materials must be chosen so that they are easily wettable with mercury, the right magnetic properties and are relatively insoluble in mercury and in each other. Appropriate contact materials include Copper, nickel, platinum and acclaimed alloys of these metals.

Während sich die Erfindung unmittelbar auf Zungenschalter richtet, sind die Grundsätze der Erfindung bei jedem Quecksilberschalter anwendbar, insbesondere auch bei einem Schalter mit hin- und herbewegbarem Anker, wie er in der USA-Patentschrift 3144-533 dargestellt ist.While the invention is aimed directly at reed switches, the principles of the invention can be applied to any mercury switch, in particular to a switch with back and forth moveable anchor such as that disclosed in U.S. Patent 3144-533 is shown.

Selbstverständlich können beide Kontakte nach Wunsch auch identisch sein, was den Abstand zwischen den quecksilber-benetzbaren Flächen erhöht, der bei körperlichem Auftreffen der Schalterkontakte aufeinander besteht. - _{n ü o} , _Of course, if desired, both contacts can also be identical, which increases the distance between the mercury-wettable surfaces that exists when the switch contacts physically strike one another. - _{n ü o} , _

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Es ist festgestellt worden, daß Tantal und Niob überlegene Zwischenstück-Materialien sind, da sie in einem Maße, das andere untersuchte Materialien bei weitem übersteigt, durch Stoß gegen quecksilber-benetzbares Material nicht selbst benetzbar werden und sich mit diesem nicht legieren.It has been found that tantalum and niobium are superior Intermediate piece materials are, in that they are by far exceeding other examined materials, by Impact against mercury-wettable material does not itself become wettable and does not alloy itself with it.

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Claims (1)

PatentansprücheClaims /1. Relais-Quecksilber-Kontaktpaar, gekennzeichnet durch einenversten Kontakt (10) mit einer ersten quecksilber-benetzbaren Fläche, einen zweiten Kontakt (11) mit einer zweiten benetzten Kontaktfläche sowie ein durch Quecksilber nicht benetzbares Trennelement (16), das die zweite Kontaktfläche umgibt und eine Anordnung und Form aufweist, die eine körperliche Berührung zwischen den beiden Flächen beim Zusammenstoßen der beiden Kontakte verhindert jedoch eine genügende Annäherung der beiden Flächen vermittelt, um die Schließung des Stromkreises zwischen den Kontakten in Anwesenheit eines Quecksilberkügelchens (17) auf der zweiten Kontaktfläche zu gewährleisten./1. Relay mercury contact pair, marked by a fixed contact (10) with a first mercury-wettable surface, a second contact (11) with a second wetted contact surface and a separating element (16) which cannot be wetted by mercury surrounds the second contact surface and has an arrangement and shape which prevents physical contact between the two surfaces when the two contacts collide however, a sufficient approximation of the two surfaces mediates the completion of the circuit between the contacts to ensure in the presence of a mercury bead (17) on the second contact surface. 2. Quecksilberkontakt, gekennzeichnet durch einen von einem Tragelement (11) hervorstehenden Knopf aus qjuecksilber-benetzbarem Material mit einer Stirnfläche (12a) und einer Mantelfläche, auf der eine Schicht (13) aus durch Quecksilber nicht benetzbarem Material befestigt ist, die über die Stirn fläche hinausragt' und ein räumliches Trennstück (16) gegen körperliches Anstoßen an der Stirnfläche bildet.2. Mercury contact, characterized by one of a support element (11) protruding button made of qjuecksilber-wettable Material with an end face (12a) and a jacket surface on which a layer (13) made of mercury non-wettable material is attached, the surface over the forehead protrudes' and forms a spatial separator (16) against physical impact on the end face. 3. Quecksilberschalter-Element, gekennzeichnet durch ein Trägerelement (11) aus durch Quecksilber nicht benetzbarem Material mit einem Kontakt (12) aus quecksilber-benetzbarem Material sowie einem das benetzbare Material umgebenden Trennstück (16) aus durch Quecksilber nicht benetzbarem3. Mercury switch element, characterized by a carrier element (11) made of non-wettable by mercury Material with a contact (12) made of mercury-wettable Material and a separating piece (16) which surrounds the wettable material and is made of non-wettable by mercury 109829/1570109829/1570 Material, das über die Oberfläche des Kontaktes um etwa 0,025 mm herausragt, wobei ein Quecksilberkügelchen (17) an dem benetzbaren Material haften kann, das von dem Trennstück begrenzt ist.·Material that is above the surface of the contact by about Protrudes 0.025 mm, whereby a mercury ball (17) can adhere to the wettable material bounded by the separator. 4. Nicht klebender Kontakt für einen Quecksilberschalter, gekennzeichnet durch eine Masse (12) von quecksilber-benetzbarem Material, die an einem Träger (11) befestigt ist und eine diesem gegenüber um ein erstes Maß versetzte Fläche (12a) aufweist, sowie ein Trennstück (16), das aus durch Quecksilber nicht benetzbarem Material besteht und über die Fläche um ein noch größeres Maß herausragt.4. Non-adhesive contact for a mercury switch, characterized by a mass (12) of mercury-wettable Material which is fastened to a carrier (11) and which is offset from this by a first amount Has surface (12a), as well as a separating piece (16) which consists of material which cannot be wetted by mercury and protrudes over the surface to an even greater extent. 5. Nicht klebender Kontakt für einen Quecksilberschalter, g ekennzeichnet durch eine quecksilber-benetzbare Fläche (12a) sowie eine durch Quecksilber nicht benetzbare Trennschicht (13), die die Fläche begrenzt und über sie hinausragt .5. Non-adhesive contact for a mercury switch, marked by a mercury-wettable surface (12a) and one that cannot be wetted by mercury Separating layer (13) which delimits the surface and projects beyond it . 6. Nicht klebender Kontakt für einen Quecksilberschalter, gekennzeichnet durch eine q.uecksilber-benetzbare Kontaktfläche (12a) und ein über diese hinausragendes benachbartes, durch Quecksilber nicht benetzbares Trennstück (16).6. Non-adhesive contact for a mercury switch, characterized by a q.uecksilber-wettbaren Contact surface (12a) and an adjacent separating piece which protrudes beyond this and cannot be wetted by mercury (16). 7t Kontakt nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die quecksilber-benetzbare Fläche (12a) becherförmig ist.7t contact according to claim 6, characterized in that that the mercury-wettable surface (12a) is cup-shaped. 109829/1570109829/1570 8. Abgeschlossene Kontakt-Schalteinrichtung, g e k e η η ζ e ichne t durch einen ersten quecksilber--benetzbaren Kontakt (10), einen zweiten quecksilber—benetzbaren Kontakt (12), der dem ersten Kontakt gegenüber angeordnet 1st, sowie eine Einrichtung (16), die verhindert, daß sich die Kontakte auf eine kleinere Entfernung als 0,125 mm nähern, und die aus einem Abstandsstück aus Tantal oder Niob besteht.8. Completed contact switching device, g e k e η η ζ e ine t through a first mercury - wettable Contact (10), a second mercury-wettable contact (12) which is arranged opposite the first contact, and a device (16) which prevents the contacts from approaching within a distance of less than 0.125 mm, and the consists of a spacer made of tantalum or niobium. 9« Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandseinrichtung aus einem an einen der quecksilber-benetzbaren Kontakte (12) angeformten durch Qecksilber nicht benetzbaren Vorsprung (16) besteht, der eine räumliche Trennung gegen weitere Annäherung der Kontakte bildet,9 «Device according to claim 8, characterized in that that the spacer device consists of a mercury-wettable contacts (12) molded by mercury There is a non-wettable projection (16) which provides a spatial separation against further approach of the contacts forms, 10. Verfahren zum Herstellen eines Kontaktes für einen Quecksilberschalter, dadurch gekennze ichnet, daß eine Masse aus quecksilber—benetzbarem Material mit konvexer Oberfläche mit einem überzug aus durch Quecksilber nicht benetzbarem Material beschichtet wird, um einen konvexen Überzug zu bilden, daß ein ausreichender Abschnitt des konvexen Überzugs entfernt wird, um eine quecksilberbenetzbare Fläche freizulegen, und daß die freigelegte quecksilber—beietzbare Fläche bis zu einer gewissen Tiefe entfernt wird, ohne den durch Quecksilber nicht benetzbaren Überzug anzugreifen.10. Method for establishing a contact for a mercury switch, characterized by the fact that a mass of mercury-wettable material with convex Surface is coated with a coating of non-wettable by mercury material to form a convex surface To form a coating that a sufficient portion of the convex coating is removed to be mercury-wettable To expose surface, and that the exposed mercury-etchable surface to a certain depth is removed without attacking the coating, which cannot be wetted by mercury. 109829/ IL70109829 / IL70 L e e r s eR e r s e iteite