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Quecksilberschaltröhre.
Die Erfindung betrifft Vertikal-Quecksilberschaltröhren, bei denen die beiden festen Elektroden aneinander gegenüberliegenden Stellen in die Glaswandung eingeschmolzen sind, die eine Elektrode sich ständig in Quecksilber befindet, während die andere Elektrode sieh als gerader Stab in der Achsenrichtung der Röhre erstreckt und die Kontaktgabe zwischen den beiden Elektroden durch das Steigen des Quecksilbers infolge des Hineinziehens des rohrförmigen, zweckmässig aus Eisen bestehenden Schirmes in das Quecksilber erfolgt.
Gemäss der Erfindung wird die Einrichtung so getroffen, dass der aus einem metallischen Rohr bestehende Schwimmer und die obere, stabförmige Elektrode derart gewählt und zueinander angeordnet sind, dass die metallische Oberfläche der stabförmigen oberen Elektrode und die metallische Innenfläche des rohrförmigen Schwimmers unmittelbar einen ringförmigen Hohlraum begrenzen, in den das Quecksilber beim Hineinziehen des Schwimmers aufsteigen kann, so dass es die stabförmige Elektrode ausser an ihrer Spitze auch längs ihrer Zylindermantelfläche benutzen kann.
Es sind nun bereits Quecksilberschaltröhren bekanntgeworden, bei denen die Kontaktgabe durch Einziehen eines aus Eisen bestehenden rohrförmigen Schwimmers in das Quecksilber erfolgt, die beiden festen Elektroden aneinander entgegengesetzten Enden der Röhren angebracht waren. Bei den bekannten Schaltröhren war auch die obere Elektrode stabförmig ausgebildet, jedoch waren bei den bekannten Schaltröhren die festen Elektroden nicht vakuumdicht in die Glaswandung eingeschmolzen und es musste daher bezüglich der Kontaktgabe zwischen der oberen stabförmigen Elektrode und dem Quecksilber dem Rechnung getragen werden, dass die stabförmige Elektrode von der eindringenden Luft angegriffen werden kann und auch die Löschung des Lichtbogens infolge der Anwesenheit von Luft auf Schwierigkeiten stösst.
Es war daher die stabförmige Elektrode mit einem Isolierrohr umkleidet, das entweder über das untere Ende der stabförmigen Elektrode noch etwas hinausragt oder aber die stabförmige Elektrode auf ihrer ganzen Länge umgab, so dass nur die untere Spitze der stabförmigen Elektrode freigelassen wurde. Infolgedessen stand an der oberen Elektrode nur eine sehr geringe Kontaktfläche zur Verfügung, und es war daher unmöglich, mit diesen Röhren grössere Stromstärken zu schalten.
Infolge der Verengung der Quecksilbersäule an der Schaltstelle war dabei ausserdem der Flüssigkeitwiderstand verhältnismässig gross. Durch die erfindungsgemässe Ausbildung der Schaltröhren sind diese Nachteile, die auch bei andern bekannten Schaltröhren, bei denen eine Verengung des Flüssigkeitsweges vorgesehen ist, vorhanden sind, vermieden, indem das Quecksilber in einem breiten Ringraum aufsteigen und die obere stabförmige Elektrode nicht nur an ihrer Spitze, sondern auch längs ihrer Zylindermantelfläche benetzen kann.
Dadurch, dass das Quecksilber in einem breiten Ringraum aufsteigen kann, ist auch die Leistung besonders gering, die zum Heben des Quecksilbers aufgewendet werden muss.
Es sind auch Vertikal-Quecksilberschaltröhren bekanntgeworden, bei denen an dem Verdrängungskörper ein mit Quecksilber gefülltes Tauchgefäss befestigt ist, und durch Heben oder Senken des Verdrängungskörpers die Kontaktgabe zwischen den beiden Quecksilbermassen bewirkt wird. Bei diesen Schaltröhren ist jedoch die Fläche des Verdrängungskörpers am Tauchgefäss, die senkrecht zur Röhrenachse vorhanden ist, verhältnismässig sehr gross, und es wird daher der Bewegung des Verdrängungskörpers am Tauchgefäss in der Flüssigkeit ein verhältnismässig grosser Widerstand geboten.
Bei der erfin-
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dungsgemässen Ausbildung der Sehaltröhre besteht indessen der Verdrängungskörper lediglich aus einem
Rohr, so dass wiederum die Schaltleistung besonders gering ist.
Bei dem in Fig. 1 der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Elektroden mit El und E2 und das Quecksilber mit Q bezeichnet. Die Elektrode E2 besteht zum mindesten an ihrem freien Ende, das beim Betrieb des Schalters mit dem Quecksilber in Berührung kommt, aus einem lichtbogenwiderstandsfähigen Material, beispielsweise Wolfram. M ist die Magnetspule, welche auf dem rohrförmigen Eisensehwimmer S einwirkt. Der Schwimmer S ist im wesentlichen als glattes Rohr ausgebildet, und besitzt nur an seinen äusseren Enden Nocken, die zur Führung des Schwimmers in der
Röhre dienen. Bei Erregung der Spule wird der Schwimmer nach unten gezogen. Das Quecksilber wird verdrängt und steigt nach oben.
Wenn das im Innern des rohrförmigen Schwimmers befindliche Queck- silber die obere Elektrode E2 berührt, ist der Röhrenstromkreis von dieser Elektrode über das Queck- silber Q nach der unteren Elektrode M geschlossen. Bei Abschaltung der Spule M steigt der Schwimmer S infolge des Auftriebes sehr schnell in die Höhe, so dass die Schaltung plötzlich erfolgt. Wegen des Eisen- rüekschlusses (0) der Spule ist der Eigenverbrauch äusserst gering.
Wie aus der Fig. 1 der Zeichnung ersichtlich ist, ist der Schwimmer von solcher Länge, dass er, wenn er durch die Spule heruntergezogen wird, die Kontaktstelle zwischen der Elektrode E2 und dem
Quecksilber Q umgibt. Zweckmässig ist das Verhältnis von Länge zu Durchmesser des Schwimmers grösser als 1. Hiedurch ergibt sich erstens eine bessere Führung durch die Nocken und zweitens eine bessere Form der ganzen Sehaltröhre. Es muss nämlich dafür Sorge getragen sein, dass durch die Masse des Schwimmers so viel Quecksilber verdrängt wird, dass beim Wiederaufsteigen des Schwimmers ein sicheres Abreissen des Lichtbogens erfolgt. Bei kürzeren Schwimmern müsste also der Schwimmer eine grössere Wandstärke besitzen und dementsprechend der Durchmesser der ganzen Schaltröhre grösser werden.
Die Fig. 2 und 3 der Zeichnung zeigen eine andere Ausführungsform. Bei dieser sind an dem einen oder an beiden Enden des Schwimmers eine Anzahl von Spitzen angebracht. Diese haben den Zweck, das Eindringen des Schwimmers in die Oberfläche des Quecksilbers zu erleichtern, das bei einem Tauellkern ohne Spitzen wegen der Oberflächenspannung des Quecksilbers einen gewissen Kraftaufwand erfordert. Des weiteren haben die Spitzen den Zweck, Quecksilber, das beim Eintauchen des Schwimmers in den Raum oberhalb des Schwimmers gelangt und als eine Quecksilberkugel zwischen dem oberen Ende des Schwimmers und der oberen Elektrode hängen bleibt, zu zerteilen.
Die Anbringung von Spitzen auch am oberen Ende des Schwimmers hat den Zweck, das Wiederauftauchen des Schwimmers zu erleich- tern. Zweckmässig wird hiebei die Einrichtung so getroffen, dass die Spitzen und der Schwimmer aus einem einzigen Stück hergestellt werden, so dass sie Verlängerungen des Schwimmers bilden. Vorteilhaft können hiebei die Spitzen nach der Aussenseite oder nach der Innenseite oder nach beiden Seiten zugleich mit Abschrägungen versehen werden.
Die Fig. 2 zeigt diese Ausführungsform in der Ansicht, die Fig. 3 in einem senkrechten Längsschnitt.
Es ist 1 das Glasrohr der Queeksilbersehaltröhre, die durch die elektrisch leitenden Verschlusskappen 2 und 2'luftdicht abgeschlossen werden. Das Glasrohr 1 ist mit einer gewissen Quecksilbermenge 3 gefüllt. In das Glasrohr 1 ragen die Elektroden 4 und 4', die je mit einer der Verschlusskappen 2 und 2'leitend verbunden sind. Auf der Queeksilbermasse 3 schwimmt ein zylindrischer und rohrförmiger Körper 5 aus ferromagnetischem Material, der durch eine in der Zeichnung der Einfachheit halber nicht dargestellte Spule zum Eintauchen in das Quecksilber gebracht wird. Dieser Schwimmer 5 trägt an seinem Aussenmantel Erhebungen 6 und 6', die beim Ein-und Austauchen des Körpers als Führungen dienen, so dass der Schwimmer stets parallel zur Längsachse des Glasrohres 1 bzw. zur Richtung der Elektroden 4 und 4'bewegt wird.
Ausserdem ist gemäss der Erfindung der Schwimmer 5 an seinem oberen und an seinem unteren Ende mit Spitzen 7 und 7'versehen. Der Mantel des rohrförmigen Schwimmers weist ferner Öffnungen oder Ausschnitte 8 auf.
Wird der Schwimmer 5 beispielsweise durch Erregen der Spule zum Eintauchen gebracht, so durchdringen seine Spitzen 7'den Oberflächenspiegel der Queeksilbermasse 3 und beschleunigen damit den Eintauchvorgang. Gleichzeitig kann infolge der rohrförmigen Ausgestaltung des Schwimmers 5 und infolge der geeigneten Bemessung des Abstandes zwischen diesem und dem Glasrohr 1 ein rasches Ansteigen des verdrängten Quecksilbers stattfinden. Durch das Eintauchen des Schwimmers 5 in die Queeksilbermasse 3 wird so viel Quecksilber verdrängt, dass die Elektroden 4 und 4'überbrückt werden, wodurch der Kontaktschluss herbeigeführt wird. Bei eingetauchtem Schwimmer 5 ist die Quecksilbermasse so weit gestiegen, dass sie über den Spitzen 7 steht.
Nach Entregen der Spule steigt der Schwimmer : j mit grosser Geschwindigkeit wieder hoch, da durch die Spitzen 7 die auf dem Kern liegende Quecksilbermenge zerteilt und zum Abfliessen gebracht wird und der Bewegungswiderstand des Schwimmers dem-
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on Abschrägungen an der Innen-und (oder) Aussenwand der Spitzen bzw. des Schwimmers 5 (vgl. Fig. 4 md 5). Der Ein-und Austauchvorgang wird ferner vorteilhaft beeinflusst durch die Öffnungen 8, durch welche das im Innern des rohrartigen Schwimmers 5 angestaute Quecksilber abfliessen kann.
Hiebei iaben Versuche ergeben, dass der Abstand zwischen der Aussenfläche des Schwimmers 5 und der inneren
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die Adhäsionskräfte der etwa auftretenden Quecksilbersehichten so gross, dass die freie Ein-oder Austauchbewegung des Schwimmers 5 nicht mehr gewährleistet ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vertikal-Quecksilberschaltröhre, bei der die beiden festen Elektroden aneinander gegenüberliegenden Stellen in die Glaswandung eingeschmolzen sind, die eine Elektrode sich ständig im Quecksilber befindet, während die andere Elektrode sich als gerader Stab in der Achsenrichtung der Röhre erstreckt, und die Kontaktgabe zwischen beiden Elektroden durch das Steigen des Quecksilbers infolge des Hineinziehens des rohrförmigen, zweckmässig aus Eisen bestehenden Schwimmers in das Quecksilber erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der aus einem metallischen Rohr bestehende Schwimmer und die obere stabförmige Elektrode derart gewählt und zueinander angeordnet sind, dass die metallische Oberfläche der stabförmigen oberen Elektrode und die metallische Innenfläche des rohrförmigen Schwimmers unmittelbar einen ringförmigen Hohlraum begrenzen,
in den das Quecksilber beim Hineinziehen des Schwimmers aufsteigen kann, so dass es die stabförmige Elektrode ausser an ihrer Spitze auch längs ihrer Zylindermantelfläche benetzen kann.
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Mercury interrupter.
The invention relates to vertical mercury interrupter tubes, in which the two fixed electrodes are fused into the glass wall at opposite points, one electrode is constantly in mercury, while the other electrode see as a straight rod extends in the axial direction of the tube and the contact between the two electrodes by the rise of the mercury as a result of the drawing of the tubular screen, suitably made of iron, into the mercury.
According to the invention, the device is made such that the float consisting of a metallic tube and the upper, rod-shaped electrode are selected and arranged in relation to one another in such a way that the metallic surface of the rod-shaped upper electrode and the metallic inner surface of the tubular float directly delimit an annular cavity , into which the mercury can rise when the swimmer is drawn in, so that it can use the rod-shaped electrode along its cylindrical surface as well as at its tip.
Mercury interrupter tubes have now become known in which contact is made by drawing a tubular float made of iron into the mercury, the two fixed electrodes being attached to opposite ends of the tubes. In the known interrupter tubes, the upper electrode was also rod-shaped, but in the known interrupter tubes the fixed electrodes were not fused vacuum-tight into the glass wall and therefore, with regard to the contact between the upper rod-shaped electrode and the mercury, it had to be taken into account that the rod-shaped Electrode can be attacked by the penetrating air and also the extinguishing of the arc due to the presence of air meets with difficulties.
The rod-shaped electrode was therefore encased in an insulating tube that either protrudes slightly beyond the lower end of the rod-shaped electrode or surrounded the rod-shaped electrode over its entire length, so that only the lower tip of the rod-shaped electrode was left exposed. As a result, only a very small contact area was available on the upper electrode, and it was therefore impossible to switch higher currents with these tubes.
As a result of the narrowing of the mercury column at the switching point, the fluid resistance was also relatively high. The inventive design of the interrupters, these disadvantages, which are also present in other known interrupters, in which a narrowing of the fluid path is provided, are avoided by the mercury rising in a wide annular space and the upper rod-shaped electrode not only at its tip, but can also wet along its cylindrical surface.
Because the mercury can rise in a wide annular space, the power that has to be used to lift the mercury is also particularly low.
Vertical mercury interrupter tubes have also become known in which a mercury-filled immersion vessel is attached to the displacement body and the contact between the two mercury masses is brought about by raising or lowering the displacement body. In these interrupter tubes, however, the area of the displacement body on the immersion vessel, which is perpendicular to the tube axis, is comparatively very large, and the movement of the displacement body on the immersion vessel in the liquid is therefore offered a relatively high resistance.
At the inven-
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According to the design of the holding tube, the displacement body consists only of one
Tube, so that the switching capacity is again particularly low.
In the exemplary embodiment shown in FIG. 1 of the drawing, the two electrodes are designated E1 and E2 and the mercury is designated Q. The electrode E2 consists of an arc-resistant material, for example tungsten, at least at its free end, which comes into contact with the mercury when the switch is operated. M is the magnetic coil that acts on the tubular iron float S. The float S is essentially designed as a smooth tube, and only at its outer ends has cams which are used to guide the float in the
Serve tube. When the coil is energized, the float is pulled down. The mercury is displaced and rises to the top.
When the mercury located inside the tubular float touches the upper electrode E2, the tube circuit from this electrode to the lower electrode M via the mercury Q is closed. When the coil M is switched off, the float S rises very quickly due to the buoyancy, so that the switching occurs suddenly. Because of the iron return (0) of the coil, internal consumption is extremely low.
As can be seen from Fig. 1 of the drawing, the float is of such a length that when it is pulled down by the coil, the contact point between the electrode E2 and the
Mercury Q surrounds. The ratio of length to diameter of the float is expediently greater than 1. This firstly results in better guidance by the cams and secondly a better shape of the entire visual tube. Care must be taken to ensure that so much mercury is displaced by the mass of the float that when the float ascends again, the arc reliably breaks off. In the case of shorter swimmers, the swimmer would have to have a greater wall thickness and the diameter of the entire interrupter would have to be larger accordingly.
Figs. 2 and 3 of the drawings show another embodiment. This has a number of tips attached to one or both ends of the float. The purpose of these is to make it easier for the swimmer to penetrate the surface of the mercury, which in the case of a rope core without tips requires a certain amount of force due to the surface tension of the mercury. Furthermore, the tips have the purpose of breaking up mercury which, when the float is immersed, gets into the space above the float and which remains as a mercury ball between the upper end of the float and the upper electrode.
The purpose of attaching tips to the upper end of the float is to make it easier for the float to reappear. The device is expediently made in such a way that the tips and the float are made from a single piece so that they form extensions of the float. Advantageously, the tips can be provided with bevels on the outside or on the inside or on both sides at the same time.
FIG. 2 shows this embodiment in a view, FIG. 3 in a vertical longitudinal section.
It is 1 the glass tube of the Queeksilbersehalttube, which are sealed airtight by the electrically conductive caps 2 and 2 '. The glass tube 1 is filled with a certain amount of mercury 3. The electrodes 4 and 4 'protrude into the glass tube 1, each of which is conductively connected to one of the closure caps 2 and 2'. A cylindrical and tubular body 5 made of ferromagnetic material floats on the Queekilbermass 3, which is made to immerse in the mercury by a coil, not shown in the drawing for the sake of simplicity. This float 5 has elevations 6 and 6 'on its outer jacket, which serve as guides when the body is immersed and exited, so that the float is always moved parallel to the longitudinal axis of the glass tube 1 or to the direction of the electrodes 4 and 4'.
In addition, according to the invention, the float 5 is provided with points 7 and 7 ′ at its upper and lower end. The jacket of the tubular float also has openings or cutouts 8.
If the float 5 is made to immerse, for example by exciting the coil, its tips 7 ′ penetrate the surface level of the Queek silver mass 3 and thus accelerate the immersion process. At the same time, as a result of the tubular design of the float 5 and as a result of the suitable dimensioning of the distance between it and the glass tube 1, the displaced mercury can rise rapidly. By immersing the float 5 in the Queekilbermass 3 so much mercury is displaced that the electrodes 4 and 4 'are bridged, whereby the contact is brought about. When the float 5 is submerged, the mercury mass has risen so far that it is above the tips 7.
After de-energizing the coil, the swimmer rises: j up again at high speed, because the tips 7 break up the amount of mercury on the core and cause it to flow off, and the swimmer's resistance to movement is reduced.
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on bevels on the inner and (or) outer wall of the tips or of the float 5 (cf. FIG. 4 and 5). The immersion and exchange process is also advantageously influenced by the openings 8 through which the mercury accumulated in the interior of the tubular float 5 can flow off.
Tests have shown that the distance between the outer surface of the float 5 and the inner surface
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the adhesive forces of the mercury layers that may occur are so great that the free movement of the swimmer 5 in or out is no longer guaranteed.
PATENT CLAIMS:
1. Vertical mercury interrupter, in which the two fixed electrodes are fused into the glass wall at opposite points, one electrode is permanently in the mercury, while the other electrode extends as a straight rod in the axial direction of the tube, and the contact between the two Electrodes by the rise of the mercury as a result of the drawing of the tubular float, suitably made of iron, into the mercury, characterized in that the float consisting of a metallic tube and the upper rod-shaped electrode are selected and arranged in relation to one another that the metallic surface of the rod-shaped upper electrode and the metallic inner surface of the tubular float directly delimit an annular cavity,
in which the mercury can rise when the swimmer is drawn in, so that it can wet the rod-shaped electrode along its cylindrical surface as well as at its tip.