DE3739193A1 - Elektrischer schalter und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents
Elektrischer schalter und verfahren zu dessen herstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Schalter ge
mäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu
dessen Herstellung gemäßOberbegriff des Anspruchs 8.
Mit Flüssigmetall- bzw. Quecksilbertropfen gefüllte
Schalter sind bekannt. Sie bestehen aus einem Glas
kolben,der einen Hohlraum umschließt,in den mindestens
zwei Kontakte ragen und in den ein Quecksilbertropfen
eingebracht ist. Diese Art Schalter dient als soge
nannter Bewegungsschalter:
Bei einer Lageveränderung bewegt sich der Quecksilber
tropfen aufgrund seiner Massenträgheit und/oder durch
die Einwirkung der Schwerkraft im Inneren des Schalters.
In einer ersten Lage des Schalters werden die beiden
Kontakte durch den Quecksilbertropfen verbunden, wäh
rend in einer zweiten Stellung die elektrische Ver
bindung zwischen den Kontakten unterbrochen ist.
Nachteil dieses Schalters ist, daß der Quecksilber
tropfen durch Beschädigung des Glaskolbens austreten
und die Umwelt gefährden kann. Darüber hinaus erfüllt
der Schalter dann auch die gewünschte Schaltfunktion
nicht mehr.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen funktions
sicheren elektrischen Schalter zu schaffen, der hohen
mechanischen Belastungen standhält und praktisch
keinerlei Gefährdung für die Umwelt darstellt.
Diese Aufgabe wird bei einem elektrischen Schalter der
eingangs genannten Art mit Hilfe der in Anspruch 1
genannten Merkmale gelöst. Der Schalter hat den Vorteil,
daß auch bei hohen mechanischen Belastungen, die auch
zu einer Verformung der Wände des Schalters führen
mögen, der Flüssigmetall-Tropfen, der beispielsweise
aus Quecksilber besteht, nicht austreten kann. D.h. die
Schaltfunktion bleibt erhalten und die Umwelt wird
nicht durch Quecksilber belastet. Dadurch wird nicht
nur die Sicherheit allgemein erhöht, der Schalter kann
auch in Bereichen eingesetzt werden, die bislang auf
grund einer möglichen Gefährdung durch das Quecksilber
ausgeschlossen waren.
Der Lösung dieser Aufgabe dient auch ein Verfahren der
eingangs genannten Art,das sich durch die in Anspruch 8
genannten Schritte auszeichnet. Vorteil dieses Ver
fahrens ist es, daß der elektrische Schalter sehr
einfach und daher preiswert herstellbar ist. Die als
Kontakte dienenden Drähte können beispielsweise in
Kunststoff eingegossen werden, so daß ein Hohlkörper
mit einer Öffnung entsteht. In diesen ist das als
Flüssigmetall verwendete Quecksilber einfach einzu
bringen. Der Sauerstoff im Inneren des Hohlkörpers wird
durch ein Schutzgas verdrängt und dann ein Deckel gas
dicht mit den Wänden des Hohlkörpers verbunden. Kunst
stoff ist wesentlich einfacher als Glas zu verarbeiten,
so daß zur Herstellung des Schalters notwendige Ein
richtungen sehr viel preisgünstiger sind. Überdies
können Kunststoffarten verwendet werden, die eine aus
gezeichnete mechanische Festigkeit aufweisen und dabei
einfach zu verarbeiten sind.
Bei einem bevorzugten Verfahren wird auf die Öffnung
des Hohlkörpers eine Kunststoffperle aufgesetzt, die
anschließend mit den Wänden des Hohlkörpers durch
Hitzeeinwirkung verschmolzen wird.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des Ver
fahrens zeichnet sich dadurch aus, daß der Schalter
nach Aufbringen des Deckels in eine Kunststoffmasse
getaucht wird, die eine zusätzliche Schutzschicht um
den Schalter bildet. Diese steigert die mechanische
Festigkeit und verbessert die elektrische Isolierung
des Schalters.
Weitere Vorteile und Ausführungsformen sind in den
Unteransprüchen genannt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figur näher
erläutert.
In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel eines elektri
schen Schalters dargestellt, dessen Hohlkörper 1 napf-
oder becherförmig ausgestaltet ist. Die Form des Hohl
körpers kann jedoch beliebig gewählt werden. In den
Boden 3 des Hohlkörpers sind zwei Drähte 5 gasdicht
eingebracht, deren nicht isolierte Enden in das Innere
des Hohlkörpers 1 ragen und als Kontakte 7 dienen. Die
außerhalb des Hohlkörpers verlaufenden Bereiche der
Drähte sind isoliert.
Im Inneren des Hohlkörpers befindet sich ein elektrisch
leitender Flüssigmetall-Tropfen, hier ein Quecksilber
tropfen 9. Der Schalter ist in der Figur senkrecht
stehend dargestellt. Daher ruht der Quecksilbertropfen
9 auf dem Boden 3 des Hohlkörpers 1, so daß die
Kontakte 7 elektrisch leitend verbunden sind.
Der Innenraum des Hohlkörpers ist mit einem Schutzgas
gefüllt, das den Sauerstoff verdrängt und so die Oxy
dation der Kontakte und des Quecksilbertropfens ver
hindert. Als Schutzgas können beispielsweise reiner
Stickstoff,eine Mischung aus Stickstoff und Wasserstoff
aber auch Edelgase verwendet werden.
Die Öffnung des Hohlkörpers ist mit einem Deckel 11
gasdicht verschlossen. Je nach Herstellungsverfahren
ist der Deckel aufgeklebt oder durch Hitzeeinwirkung
mit dem Hohlkörper 1 verschmolzen.
Bei einem besonders einfachen Herstellungsverfahren
wird auf die Öffnung eine Kunststoffperle aufgesetzt,
die dann mit einer Wärmequelle in Berührung gebracht
wird. Bei geeigneter Wahl der Temperatur schmilzt die
Perle und bildet den Deckel 11, der den Hohlkörper 1
gasdicht verschließt.
Bei einer anderen Ausführungsform des Verfahrens wird
eine Ultraschallquelle zum Verschweißen des Deckels 11
mit dem Hohlkörper 1 verwendet.
Der komplette Schalter wird anschließend in eine
Kunststoffmasse getaucht, die eine mechanisch stabile
und elektrisch isolierende Schutzschicht bildet. Die
Kunststoffmasse kann flüssig oder pulverförmig sein.
Der pulverförmige Kunststoff muß so ausgelegt sein,
daß er auf der Oberfläche des Schalters haftet. Das
Pulver kann dann anschließend durch Wärme- oder Licht
einwirkung geschmolzen und fest mit dem Hohlkörper des
Schalters verbunden werden. Die Schutzschicht umgibt
auch den sich an den Hohlkörper 1 anschließenden
Bereich der Drähte 5. Dadurch wird eine Zugentlastung
gebildet, die die Befestigungsstellen der Drähte 5 im
Boden 3 entlastet. Der Hohlkörper 1 wird daher auch bei
starken auf die Drähte wirkenden Zugkräften nicht un
dicht.
Die Anschlußdrähte sind vorzugsweise aus rostfreiem
Edelstahl, beispielsweise aus V 2A-Stahl hergestellt. Es
hat sich gezeigt, daß der Quecksilbertropfen 9 bei
diesem Material nicht an den Kontakten 7 hängenbleibt.
Daher reichen schon sehr kleine Quecksilbertropfen aus,
um einen funktionsfähigen Schalter herzustellen. Bei
herkömmlichen Gold-, Platin- oder Kupferkontakten
bleibt der Quecksilbertropfen häufig an den Kontakten
kleben. Es müssen daher große Tropfen in den Schalter
eingebracht werden, damit beim Ausschalten dessen
Eigengewicht ausreicht, die Adhäsionskräfte zu über
winden. Daher sind diese Schalter relativ voluminös,
außerdem ist die große Quecksilbermenge besonders
gefährlich.
Wird der in der Figur gezeigte Schalter aus der stehen
den Lage gebracht, so wird etwa bei einer Neigung von
30° gegenüber der Horizontalen die elektrische Ver
bindung zwischen den Kontakten 7 unterbrochen, weil der
Quecksilbertropfen 9 sich in Richtung des Deckels 11
bewegt.
Es ist auch möglich, Umschalter herzustellen, indem je
ein Kontakt am Boden und im Deckel sowie in der Seiten
wand des Hohlkörpers vorgesehen wird. Steht der Schal
ter senkrecht, wie in der Figur, wird bei geeigneter
Größe des Quecksilbertropfens eine elektrische Ver
bindung zwischen dem Kontakt im Boden und dem in der
Seitenwand hergestellt. Stellt man den Schalter auf den
Kopf, so ist der Kontakt im Deckel mit dem in der
Seitenwand elektrisch leitend verbunden.
Werden Kontakte ausschließlich in den Seitenwänden
vorgesehen, so kann die Schaltwirkung durch eine Dreh
bewegung des Schalters um seine Längsachse herbeige
führt werden.
Der Schalter ist also universell einsetzbar. Es wurden
bei 220 V ohne weiteres Verbraucher mit einer Aufnahme
leistung von 250 W und bei 12 V Verbraucher mit 55 W
ein- und ausgeschaltet. Es hat sich gezeigt, daß der
Schalter problemlos in einem Temperaturbereich von
-30° bis +140°C funktionsfähig ist.
Durch die Wahl geeigneter Kunststoffe ist der Schalter
gegen hohe mechanische Belastungen resistent. Der Hohl
körper kann auch im Spritzgußverfahren hergestellt
werden. Polyamid 11 und Polyamid 6 haben sich dabei
sehr gut bewährt.
Claims (12)
1. Elektrischer Schalter mit einem einen elektrisch
leitfähigen Flüssigmetall-Tropfen einschließenden
Hohlraum, in den mindestens zwei Kontakte ragen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die den Hohlraum begrenzenden Wände (1, 3, 11)
aus bruchfestem Kunststoff bestehen.
2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Hohlraum mit mindestens einem Schutzgas
gefüllt ist, welches die Oxydation des Quecksilbers
und/oder der Kontakte verhindert.
3. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß als Schutzgas Stickstoff und/oder Wasserstoff
und/oder Edelgase verwendbar sind.
4. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die in den Hohlraum ragenden
Kontakte (7) aus rostfreiem Stahl bestehen.
5. Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kontakte (7) V 2A-Stahl bestehen.
6. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekenn
zeichnet durch eine Schutzschicht (13) aus Kunst
stoff.
7. Schalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Schutzschicht (13) die aus dem Hohlraum
nach außen ragenden Drähte (5) zumindest in dem
Bereich nahe der Hohlraumwandung umgibt.
8. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Schal
ters nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet
durch folgende Schritte:
- - zwei als Kontakte dienende Drähte werden in die Wandung eines eine Öffnung aufweisenden Hohl körpers gasdicht eingebracht;
- - der Hohlkörper wird mit mindestens einem Schutzgas und mit einem Flüssigmetall-Tropfen gefüllt;
- - die Öffnung des Hohlkörpers wird mit einem Deckel versehen, der gasdicht mit den Wänden des Hohl körpers verbunden wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Deckel mit den Wänden des Hohlkörpers ver
klebt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Deckel mit den Wänden des Hohlkörpers
durch Hitzeeinwirkung verschmolzen wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Herstellung der Schmelzverbindung eine
Ultraschallquelle verwendet.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter zur Her
stellung einer Schutzschicht in eine Kunststoff
masse getaucht wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873739193 DE3739193A1 (de) | 1987-11-19 | 1987-11-19 | Elektrischer schalter und verfahren zu dessen herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873739193 DE3739193A1 (de) | 1987-11-19 | 1987-11-19 | Elektrischer schalter und verfahren zu dessen herstellung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3739193A1 true DE3739193A1 (de) | 1989-06-01 |
Family
ID=6340793
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873739193 Withdrawn DE3739193A1 (de) | 1987-11-19 | 1987-11-19 | Elektrischer schalter und verfahren zu dessen herstellung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3739193A1 (de) |
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-
1987
- 1987-11-19 DE DE19873739193 patent/DE3739193A1/de not_active Withdrawn
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