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Quecksilberschaltröhre mit elektromagnetisch betätigtem Tauchkern
Es sind bereits Oueclcsilberschaltröhren bekannt geworden, bei welchen ein Schaltvorgang
durch Trennung und `Wiedervereinigung von in getrennten Gefäßen befindlichenOuecksilbermassen
erfolgt. Zu diesem Zwecke hat man bereits vorgeschlagen, im Innern der Schaltröhre
einen Magnetanker anzuordnen, der an einem Tragbügel ein Gefäß aus Isoliermaterial
trägt, das mit Quecksilber gefüllt ist. Dieses Gefäß taucht bei abgefallenem 1-lagnetanker
so weit in das Quecksilber der eigentlichen Schaltröhre ein, daß die beiden Quecksilbermassen
zu einer einzigen Masse zusammenfließen. Wird nun der außerhalb der Schaltröhre
angebrachte Elektromagnet erregt, so wird der Anker angezogen und damit das eingetauchte
Gefäß so weit gehoben, daß eine vollständige Trennung der Quecksilbermasse stattfindet.
Beide O_uecksilbermassen sind durch je eine von außen eingeführte Elektrode mit
je einem Pol einer Stromquelle verbunden, so daß bei gesenktem Anker ein Stromschluß,
bei angezogenem Anker eine Stromunterbrechung bewirkt wird. Die bekannten OOuecksilberschaltröhren
dieser Art haben den Nachteil, daß infolge der Befestigung des Tauchgefäßes in einem
Bügel aus leitendem Material der Kriechweg in jeder Stellung des Tauchgefäßes auf
seine Wandstärke beschränkt ist. Ein weiterer Nachteil der bekannten Ouecksilberschaltröhre
besteht darin, daß der Magnetanker über dem Quecksilber in einem besonderen Gehäuseansatz
der Schaltröhre, und zwar senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Tauchgefäßes, angeordnet
ist. Dies hat zur Folge, daß einerseits die Herstellung des Glasgefäßes verhältnismäßig
schwierig wird, und andererseits, daß infolge der Abstützung des Ankers in dem Glasgefäß
bei jedesmaligem Anziehen und Abfallen des Ankers eine verhältnismäßig starke Beanspruchung
des Glaskörpers stattfindet, wodurch die Lebensdauer der Schaltröhre sehr stark
gefährdet wird.
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Andererseits hat man für Ouecksilberunterbrecher bereits vorgeschlagen,
die Form des mit Quecksilber gefüllten, mit einer Elektrode starr verbundenen Tauchnäpfchens,
das in eine zweite Quecksilbermasse eingetaucht wird, so auszugestalten, daß auch
für höhere Spannungen ein sicheres Abreißen der Öffnungsfunken erfolgt. Die bekannten
Anordnungen dieser Art haben indessen ebenfalls erhebliche Nachteile. So muß das
Tauchnäpfchen, welches aus thermisch hoch beanspruchbarem Material besteht, mit
der Tragelektrode starr verbunden werden, und zwar derart, daß die Anschiußstelle
ungefährdet die mechanischen Kräfte beim Eintauchen und Wiederausheben des Tauchnäpfchens
aufnehmen kann. Außerdem muß bei der Bewegung
des Tauchnäpfchens
die mit diesem verbundene Tragelektrode stets mitbewegt werden. Diese Nachteile
würden sich insbesondere bei Schaltröhren mit elektromagnetisch betätigtem Tauchkern
recht störend bemerkbar machen.
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Gemäß der Erfindung, die sich auf Ouecksilberschaltröhren mit elektromagnetisch
betätigtem Tauchkern bezieht, werden diese .Nachteile dadurch beseitigt, daß das
Tauchgefäß, der Tauchkern und die Schaltröhre konaxial angeordnet sind, und daß
das Tauchgefäß unmittelbar vom Tauchkern getragen wird. Eine besonders vorteilhafte
Anordnung gemäß der Erfindung kommt dadurch zustande, daß das Tauchgefäß einen Ringraum
bildet, dessen innerer Rand niedriger als der Außenrand ist.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
in einem Längsschnitt dargestellt.
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In der Abb. i bedeutet i die äußere Glasröhre mit den beiden durch
die Stirnseite eingeführten Zuleitungen 2 und 3. 4 ist die Quecksilberfüllung der
Röhre, 5 der darin schwimmende, rohrförmig ausgebildete Eisenkern. Dieser trägt
an seinem oberen Ende ein eigenartig gestaltetes Gefäß 6 aus funkensicherem Material;
z. B. Quarz, das aus einem inneren, unten geschlossenen Rohr 7 und einem äußeren
Rohr 8, welches unten offen und oben mit dem Rohr 7 verschmolzen ist, besteht. Das
Rohr 8 ist fest auf den Eisenkern 5 aufgesetzt, so daß es an allen seinen Bewegungen
teilnehmen muß. Die Einrichtung ist so getroffen, daß der gesamte Tauchkörper 5
bis 8 nur wenig über den Spiegel der Quecksilberfüllung 4 emportaucht. Wird der
Kern in die Quecksilberfüllung hineingezogen, so steigt das Quecksilber über die
obere Kante des Schwimmgefäßes 6 und vereinigt sich mit der im Innern angeordneten
Quecksilberfüllung 9. Es findet also eine Kontaktgebung zwischen zwei Quecksilbermassen
statt. Die Elektroden 2 und 3 sind daran nicht beteiligt, da sie unverändert in
die beiden Quecksilberfüllungen 4 und g eintauchen. Beim Hochsteigen des Kernes
findet die Trennung des Quecksilbers an der Oberkante des Schwimmkörpers 6 statt,
ebenfalls wieder ohne Beteiligung der beiden Zuführungen 2 und 3, Die Erfindung
erzielt ferner, daß zum Stromübergang sofort ein sehr großer Quecksilberquerschnitt
verfügbar wird, da die Füllung 4 von allen Seiten über den kreisförmigen Kopf des
Gefäßes 6 hinüberströmt. Eine nennenswerte Erwärmung im Augenblick des Stromschlusses
kann daher nicht eintreten. Bei der Stromunterbrechung wird zwar die Unterbrechung
nur an einer Stelle auftreten, an der die Trennung der beiden Quecksilberfüllungen
4 und g im letzten Augenblick erfolgt. Diese Stelle wird aber jedesmal eine andere
Lage einnehmen, so daß auch bei sehr häufigem Schalten eine lokale schädliche Erwärmung
des Körpers 6 nicht möglich ist.
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Eine weitere Ausführungsform zeigt Abb.2: Darin bedeutet wieder i
die äußere Glasröhre, 2 und 3 die Zuleitungen, 4 die Quecksilberfüllung, 5 den darin
schwimmenden rohrförmigen Eisenkern und 6 ein Gefäß aus funkensicherem Material.
Dieses Gefäß besteht aus zwei konzentrischen, am unteren Ende verbundenen Röhren.
Die innere Röhre ist kürzer als die äußere. Der ringförmige Raum zwischen beiden
Röhren enthält eine zweite Quecksilberfüllung 7. Durch Abwärtsbewegen des Tauchkörpers
wird der Quecksilberspiegel gehoben und gleichzeitig das Gefäß 6 gesenkt, bis die
Quecksilberfüllungen 4 und 7 über den Rand des inneren Rohres 8 .des Gefäßes 6 zusammenfließen.
Beim Aufwärtsbewegen des Tauchkörper tritt das O_uecksilber durch das innere Rohr
zurück, so daß die Unterbrechung zwischen der Füllung 4 und der Füllung 7 eintritt.
Dadurch, daß das äußere Rohr des Gefäßes 6 das innere überragt, wird eine Einwirkung
des Schaltfeuers auf die Innenwand des Glasgefäßes i vermieden.