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Elektrische Quecksilbersicherung.
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überlastung und Unterbrechung der Quecksilbersäule im engen oder verengten Teil der Bohrung die Quecksilbersäule wieder geschlossen werden kann, indem man durch Betätigung des Kolbens das Quecksilber längs des geschlossenen Weges in Bewegung setzt. Es ist ersichtlich, dass die Menge des verwendeten Quecksilbers niemals ausreicht den Schenkel zu füllen, der von der mit dem Kolben zusammenarbeitenden Kammer oder einer mit der letzteren in Verbindung stehenden Kammer gebildet wird, so dass stets ein erheblicher Luftzwischenraum oberhalb des Quecksilbers in diesem Schenkel vorhanden ist, der einen wesentlich grösseren Querschnitt hat als der andere Schenkel.
Vorzugsweise ist der Ausschalter in einem Gehäuse aus nichtleitendem Material eingeschlossen, durch welches die zu den beiden Enden der arbeitenden Quecksilbersäule führenden Anschlussstücke herausragen.
Die Zeichnungen veranschaulichen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung.
In Fig. 1, 2 und 3, die eine Ausführungsform im Schnitt bzw. in der Hinteransicht und im Schnitt nach der Linie X-X der Fig. 1 darstellen, besteht der Ausschalter aus einem hitzebeständigen Körper 1 mit zwei Bohrungen 3, 4, von denen eine 3 einen verengten Teil 2 aufweist. Diese Verengung vermag einen Quecksilberfaden oder eine Quecksilbersäule aufzunehmen, welcher bei zu. starkem Anwachsen des durchfliessenden Stromes unterbrochen wird. Die bei den Bohrungen 3, 4 stehen am unteren Ende miteinander in Verbindung, wodurch daselbst ein Quecksilberbehälter 5 entsteht, so dass die beiden Bohrungen. 5, die Schenkel eines U-förmigen Rohres bilden.
Der hitzebeständige Körper 1 ist in ein isolierendes Rohr 6 eingesetzt, das an den Enden in Metallkappen 7, 8 eingeschraubt ist, wobei die Kappe 7 den Boden des Quecksilberbehälters und Verbindungskanals 5 bildet. Die Metallkappe 8 weist zwei durch einen Kanal 9 miteinander in Verbindung stehende Bohrungen auf. In eine dieser Bohrungen ist ein Kolben 10 mit Betätigungsstange 11 und Griff 12 eingesetzt, wobei die Stange durch ein Führungs-und Dichtungsstück 13 an der Kappe 8 hindurchgeht. Die andere Bohrung ist oben durch einen Schraubpfropfen 14 verschlossen.
Die ganze Vorrichtung ist von einem isolierenden Mantel 15 umschlossen, der am oberen Ende eine Öffnung für den Durchgang des Griffes 12 der Stange 11 und des oberen Teiles des Lagers 18 aufweist. Eine auf die Stange 11 aufgezogene Feder 16 drückt den Kolben 10 nach aufwärts. Ein durch den Mantel geführtes und an der Kappe 7 bei. M festgeschraubtes Anschluss- stück 1'1 ist mit dem unteren Ende der Quecksilbersäule oder des Fadens verbunden, deren anderes Ende durch ein nicht gezeichnetes Kabel mit der zu überwachenden Leitung in Verbindung steht.
Das Kabel ist durch eine geeignete Öffnung im Mantel in eine Ausnehmung 19 in der Kappe 8 geführt, und sein blossgelegtes Ende wird durch die üblichen Klemmschrauben 20 festgemacht. Wird bei Stromiiberlastung die Quecksilbersäule oder der Faden unterbrochen, so kann sie durch Niederdrücken des Griffes 12 wieder geschlossen werden.
Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform gleicht im allgemeinen der in Fig. 1 dargestellten, nur ist in Fig. 4 die Bohrung 3 nicht mit einem verengten Teil ausgestattet, sondern hat den erforderlichen Durchmesser im wesentlichen über ihre ganze Länge und ferner ist in Fig. 4 über dem Ende der Bohrung ein Schwimmerventil 21 angebracht. Ein weiterer Unterschied ist der, dass der Kolben 10 nicht unmittelbar in einer Bohrung der Kappe 8, sondern in einer isolierenden Auffütterung 22 der Bohrung spielt.
23 ist ein Luftauslass, der gewünschtenfalls nicht nur bei der Ausführungsform nach Fig. 4, sondern bei jeder Ausführungsform vorgesehen sein kann. Nach Fig. 4 ist der Luftauslass 23 am äusseren Ende durch den isolierenden Mantel 15 verschlossen, aber in der Praxis passt der Mantel nicht hinreichend dicht auf den Körper des Ausschalter.
Fig. 5'zeigt eine weitere Ausführungsform, die der in Fig. 4 dargestellten im allgemeinen gleicht und sich von ihr hauptsächlich nur dadurch unterscheidet, dass der obere Verbindungskanal 9 fortgelassen ist. Bei dieser Ausführungsform wird die Quecksilbersäule nach dem Ansprechen des Ausschalters wieder geschlossen wie bei der vorbeschriebenen Ausführungsform. Es zeigt sich in der Praxis, dass man ein befriedigendes Arbeiten auch ohne einen geschlossenen oder Schleifenweg für das Quecksilber erzielen kann.
Bei allen dargestellten Ausführungsformen des Quecksilberausschalters entsteht beim Unterbrechen der Quecksilbersäule ein gewisser auf den Kolben 10 wirkender Gegendruck, der zur Anzeige der Unterbrechung ausgenutzt werden kann, indem man die Teile so anordnet, dass dieser Gegendruck den Kolben 10 und Griff 12 in eine höhere Lage hinauftreibt, als sie vor der Unterbrechung einnehmen.
Die in Fig. 5 veranschaulichte Ausführungsform, bei welcher kein geschlossener Weg oder eine Schleifenleitung für das Quecksilber vorgesehen ist, ist für grössere Quecksilberausschalter nicht so gut geeignet, wie die in Fig. 1-4 dargestellten.
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ausschalter geeignet ist. Hiebei sind der hitzebeständige Körper 1, das Rohr 6, das SchwimmerVentil 21 und die auf das obere Ende des Rohres 6 aufgeschraubte Kappe 8a mittels eines Gewindes am andern Ende des Rohres 6 in eine Bodenplatte 7a eingeschraubt, welche auch den Kolben 10 samt Nebenteilen trägt. Diese Anordnung bietet den Vorteil, dass der Kolben samt Nebenteilen bequem in erheblicher Entfernung von dem Teil aufgestellt werden kann, der den Quecksilberfaden oder die Säule enthält.
Führt die zu überwachende Leitung hochgespannten Strom, so bietet diese Anordnung deutlich erkennbare Vorteile bezüglich der Sicherheit, und in diesem Falle sollte der Zylinder, in welchem der Kolben spielt, aus Glas oder einem andern geeigneten Material hergestellt sein,
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Bei verschiedenen erfindungsgemässen Ausführungsformen und insbesondere bei den in Fig. 6 und 6 dargestellten, wo keine Sehleifenleitung für das Quecksilber vorhanden ist, ist es wünschenswert Vor- kehrungen zu treffen, um eine Unterbrechung der Quecksilbersäule oder des Fadens zu verhüten, wenn der Griff nach dem Schliessen der Quecksilbersäule freigegeben wird. Wird z. B. in Fig. 4 der Griff niedergedrückt, so wird das Quecksilber in die Bohrung im hitzebeständigen Körper, emporgedrückt.
Wird dann der Griff freigegeben, so zeigt sich eine Neigung, das Quecksilber aus der Bohrung heraus- zusaugen. Diese Schwierigkeit kann in mancherlei Weise beseitigt werden. In Fig. 6 ist z. B. der Zylinder 24, in welchem der Kolben 10 spielt, auf einem Teil seiner Länge erweitert, und die Länge des dicht auf den
Kolben passenden engen Teiles ist kleiner als der Kolbenhub.
Wird bei dieser Ausführungsform der Griff 12 heruntergedrückt, so wird durch eine gewisse vorhandene Luftmenge, die beim Herabschieben des Griffes 12 zusammengedrückt wird, Druck auf das Quecksilber ausgeübt und dadurch Quecksilber in die enge Röhre gedrückt. Ist dagegen der Griff 12 vollständig herabgedrüekt, so geht der Kolben 10 über den dicht passenden Teil des Zylinders hinaus, und die eingeschlossene zusammengedrückte Luft kann an dem Kolben vorbei durch die Öffnung 2. 3 nach aussen entweichen.
Wird dann der Griff durch seine Feder emporgedrückt, so wirkt die Luft, sobald der Kolben in den dicht passenden Teil des
Zylinders eingetreten ist, ähnlich wie bei einem Bremstopf und verzögert die Kolbenbewegung, wodurch ein Abreissen der Quecksilbersäule oder des Fadens verhindert wird. Es können auch andere Kolbenanordnungen zum selben Zweck getroffen werden, wie Fig. 7,8 und 9 zeigen. In Fig. 7 ist der Griff aus zwei Teilen 12a, 12b hergestellt, die durch eine Feder 12c bis zu einem durch Schrauben 12d begrenzten Abstand auseinandergedrückt werden. Eine längs der Stange 11 sich erstreckende Bohrung 11 a steht mit einer Längsbohrung 10a des Kolbens 10 in Verbindung.
Wird der Griff 12 heruntergedrückt, so ist der Luftaustritt durch die Bohrungen 10 a, 12 a und zwischen den bei den Griff teilen 12 a, 12 b geschlossen, der Kolben arbeitet wie ein gewöhnlicher alter Kolben. Beim Aufhören des nach abwärts gerichteten Fingerdruckes entfernen sich die beiden Griffteile voneinander, der Luftaustritt wird freigegeben, und es strömt Aussenluft durch die Bohrungen 11a, 10a nach. In der ähnlichen Ausführungsform Fig. 8 ist der Griff einteilig und mit einem zu den Bohrungen 11 a, 10 a führenden kleinen Loch 12 e versehen.
Beim Aufsetzen des Fingers auf den knopfartigen Griff wird das Luftaustrittsloch 12e durch den Finger geschlossen, aber durch Abheben des Fingers für das Nachströmen von Aussenluft freigegeben. In Fig. 9 hat der Zylinder innen eine rund umlaufende Nut 25, und der Kolben ist so gestaltet, dass, wenn er mittels des Griffes bis an diese Nut herabgedrückt wird, die zusammengepresste Luft durch diese Umfangsnut auf die andere Seite des Kolbens gelangen kann. Diese Nut gestattet auch das Zurückfliessen des Quecksilbers von der oberen zur unteren Seite des Kolbens, bei dessen Aufwärtshub, falls diese Kolbenanordnung bei einem Ausschalten mit einer geschlossenen oder Schleifenleitung verwendet wird, wie in Fig. 9 angenommen ist.
In manchen Fällen, namentlich bei sehr kleinen Ausschalten, ist es nicht nötig Vorkehrungen zur Beseitigung dieser Saugwirkung zu treffen, es genügt einen einfachen Kolben mit beschränktem Hub anzuwenden. Eine einfache Kolbenanordnung ohne besondere Mittel für den Luftaustritt ist in Fig. 10 dargestellt.
Fig. 11 zeigt schematisch im Aufriss einen zusammengestellten erfindungsgemässen Ausschalter, der in einem Kasten untergebracht ist und durch einen Kippschaltergriff 26 betätigt werden kann. Diese Bauart ist für Doppelausschalter besonders geeignet, wobei zwei Quecksilberausschalter nebeneinander in einem Kasten untergebraeht-und ihre Griffe durch einen Steg verbunden sind, auf welchen der Umlegeschaltergriff wirkt. Eine etwas ähnliche Zusammenstellung mehrerer gemein% m betätigter Aussehalter ist in Fig. 12 und 13 dargestellt, welche eine Anordnung eines Drehstromausschalters zeigen ; die Griffe der drei Quecksilberaussehalter sind untereinander nur mit einem Hauptgriff MB verbunden.
Die erfindungsgemässen Quecksilberausschalter sind sehr klein und gedrängt. Fig. 12 und 13 zeigen den Drehstromausschalter für Stromstärken bis zu 20 Amp. in natürlicher Grösse. Das macht sie sehr geeignet zur Aufstellung in ganzen Sätzen zur Überwachung einer grossen Zahl von Leitungen. Ein Kasten mit einer Anzahl von Quecksilberausschaltern ist in Fig. 14 und 15 dargestellt, wobei 27 eine Glaswand ist. Wenn, wie es vorzuziehen ist, die Quecksilberausschalter so gebaut sind, dass die Griffe oder Drücker dun 11 den bei Stromüberlastung auftretenden Druck hinaufgetrieben werden, so kann man auf einen Blick erkennen, ob irgendwelche Leitungen durch den Ausschalter ausgeschaltet worden sind.
Wenngleich bei den vorstehend beschriebenen Ausschalter die Quecksilbersäule oder Fäden, die bei Stromüberlastung unterbrochen werden soll, unmittelbar durch den Stromdurchgang erhitzt wird, so ist die Erfindung doch nicht darauf beschränkt. Diese Ausführungsweise verdient der grösseren Einfacheit wegen den Vorzug, aber gewünschtenfalls, z. B. bei Ausschalter für sehr. hohe Stromstärken oder, wenn eine Verzögerung des Ansprechens erwünscht ist, kann die Quecksilbersäule oder der Faden auch mittelbar durch eine in zweckmässiger Weise angeordnete, den wirkenden Strom führende Spule erhitzt werden.
Man kann den erfindungsgemässen Ausschalter auch als Umschalter verwenden, indem man den Kolben derart betätigt, dass eine zum Abreissen der Quecksilbersäule oder des Fadens ausreichende
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Saugwirkung erzielt wird ; indessen erkennt man, dass der Queeksilberfaden nicht in allen Fällen abreisst, wenn das Druck erzeugende Organ bloss so betätigt wird, wie es beim normalen Betrieb zwecks Wieder- schliessens geschieht.
Man sieht ferner, dass das U-Rohr verhältnismässig lange Schenkel aufweist, so dass diese Sicherungen für höhere Spannungen geeignet sind. Beim Abreissen der Quecksilbersäule infolge Überlastung können die Dämpfe nicht nur nach aufwärts entweichen, sondern sich auch nach abwärts in den Zylinder des Kolbens ausdehnen. Der Kolben hat auch nicht die Aufgabe, das Quecksilber im Aussehalter zu erhalten ; in den meisten der dargestellten Fälle ist der Kolben ständig ausser Berührung mit dem Quecksilber,
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Kolbens zu erreichen und der Druck auf das Quecksilber beim Schliessen des Quecksilberfadens oder der Säule durch die Luft zwischen dem Quecksilber und der Druckfläche des Kolbens übertragen wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrische Quecksilbersicherung, bei welcher die die gesamte Quecksilbermasse enthaltenden Kanäle einem System von U-Röhren nachgebildet sind und das Quecksilber nach einer Stromüber1astung in die verengte Bohrung durch einen Kolben oder eine ähnliche Druck erzeugende Vorrichtung zurück- gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die die Druck erzeugende Vorrichtung enthaltende Kammer oder eine mit letzterer verbundene Kammer einen Schenkel und die verengte Bohrung den andern, oberhalb des Verbindungsweges liegenden Schenkel des Systems von U-Röhren bildet,
so dass die Sicherung nach einer Unterbrechung lediglich durch Betätigung der Druck erzeugenden Vorrichtung wieder in Betriebszustand gesetzt werden kann.
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Electric mercury fuse.
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overload and interruption of the mercury column in the narrow or narrowed part of the bore, the mercury column can be closed again by activating the piston to set the mercury in motion along the closed path. It can be seen that the amount of mercury used is never sufficient to fill the limb which is formed by the chamber cooperating with the piston or a chamber communicating with the latter, so that there is always a considerable air gap above the mercury in this limb is, which has a much larger cross-section than the other leg.
The circuit breaker is preferably enclosed in a housing made of non-conductive material, through which the connecting pieces leading to the two ends of the working mercury column protrude.
The drawings illustrate various embodiments of the invention.
In Fig. 1, 2 and 3, which show an embodiment in section or in the rear view and in section along the line XX of FIG. 1, the circuit breaker consists of a heat-resistant body 1 with two bores 3, 4, one of which 3 has a narrowed part 2. This narrowing is able to accommodate a mercury thread or a mercury column, which at to. a strong increase in the current flowing through it. The bores 3, 4 are connected to one another at the lower end, whereby a mercury container 5 is created there, so that the two bores. 5, form the legs of a U-shaped tube.
The heat-resistant body 1 is inserted into an insulating tube 6, which is screwed at the ends into metal caps 7, 8, the cap 7 forming the bottom of the mercury container and connecting channel 5. The metal cap 8 has two bores which are connected to one another by a channel 9. A piston 10 with an actuating rod 11 and a handle 12 is inserted into one of these bores, the rod passing through a guide and sealing piece 13 on the cap 8. The other hole is closed at the top by a screw plug 14.
The entire device is enclosed by an insulating jacket 15 which has an opening at the upper end for the passage of the handle 12 of the rod 11 and the upper part of the bearing 18. A spring 16 wound onto the rod 11 pushes the piston 10 upwards. One passed through the jacket and attached to the cap 7. M screwed connection piece 1'1 is connected to the lower end of the mercury column or the thread, the other end of which is connected to the line to be monitored by a cable (not shown).
The cable is guided through a suitable opening in the jacket into a recess 19 in the cap 8, and its exposed end is fastened by the usual clamping screws 20. If the mercury column or the thread is interrupted when the current is overloaded, it can be closed again by depressing the handle 12.
The embodiment shown in Fig. 4 is generally similar to that shown in Fig. 1, only in Fig. 4 the bore 3 is not provided with a narrowed part, but has the required diameter essentially over its entire length and furthermore, in Fig. 4 a float valve 21 is attached over the end of the bore. Another difference is that the piston 10 does not play directly in a bore in the cap 8, but in an insulating padding 22 of the bore.
23 is an air outlet which, if desired, can be provided not only in the embodiment according to FIG. 4, but in any embodiment. According to FIG. 4, the air outlet 23 is closed at the outer end by the insulating jacket 15, but in practice the jacket does not fit sufficiently tightly on the body of the circuit breaker.
FIG. 5 'shows a further embodiment which is generally similar to that shown in FIG. 4 and differs from it mainly in that the upper connecting channel 9 is omitted. In this embodiment, the mercury column is closed again after the off switch has responded, as in the embodiment described above. It has been shown in practice that satisfactory work can also be achieved without a closed or loop path for the mercury.
In all the illustrated embodiments of the mercury switch, when the mercury column is interrupted, a certain counterpressure is created on the piston 10, which can be used to indicate the interruption by arranging the parts in such a way that this counter pressure drives the piston 10 and handle 12 up into a higher position than they were taking before the break.
The embodiment illustrated in FIG. 5, in which no closed path or a loop line is provided for the mercury, is not as well suited for larger mercury switches as those illustrated in FIGS. 1-4.
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switch is suitable. The heat-resistant body 1, the tube 6, the float valve 21 and the cap 8a screwed onto the upper end of the tube 6 are screwed into a base plate 7a by means of a thread at the other end of the tube 6, which also carries the piston 10 and its secondary parts. This arrangement offers the advantage that the flask and its secondary parts can be conveniently set up at a considerable distance from the part that contains the mercury thread or the column.
If the line to be monitored carries a high voltage current, this arrangement offers clearly recognizable advantages in terms of safety, and in this case the cylinder in which the piston plays should be made of glass or some other suitable material,
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In various embodiments according to the invention and in particular in those shown in FIGS. 6 and 6, where there is no loop line for the mercury, it is desirable to take precautions to prevent an interruption of the mercury column or the thread when reaching for the Closing the column of mercury is released. Is z. B. in Fig. 4 the handle is depressed, the mercury is pushed up into the hole in the heat-resistant body.
If the handle is then released, there is a tendency to suck the mercury out of the bore. There are a number of ways that this difficulty can be overcome. In Fig. 6, for. B. the cylinder 24, in which the piston 10 plays, extended over part of its length, and the length of the close to the
Piston fitting narrow part is smaller than the piston stroke.
If, in this embodiment, the handle 12 is pressed down, a certain amount of air which is present, which is compressed when the handle 12 is pushed down, exerts pressure on the mercury and thus forces the mercury into the narrow tube. If, on the other hand, the handle 12 is completely pressed down, the piston 10 goes beyond the tightly fitting part of the cylinder, and the enclosed compressed air can escape past the piston through the opening 2.3 to the outside.
If the handle is then pushed up by its spring, the air acts as soon as the piston enters the tightly fitting part of the
Cylinder has occurred, similar to a brake pot and delays the piston movement, which prevents the mercury column or the thread from tearing off. Other piston arrangements can also be made for the same purpose, as shown in FIGS. 7, 8 and 9. In Fig. 7 the handle is made of two parts 12a, 12b which are pressed apart by a spring 12c up to a distance limited by screws 12d. A bore 11 a extending along the rod 11 is connected to a longitudinal bore 10 a of the piston 10.
If the handle 12 is pressed down, the air outlet through the bores 10 a, 12 a and between the parts in the handle 12 a, 12 b closed, the piston works like an ordinary old piston. When the downward finger pressure is stopped, the two handle parts move away from each other, the air outlet is released, and outside air flows in through the bores 11a, 10a. In the similar embodiment of FIG. 8, the handle is in one piece and provided with a small hole 12 e leading to the bores 11 a, 10 a.
When the finger is placed on the button-like handle, the air outlet hole 12e is closed by the finger, but released for the inflow of outside air by lifting the finger. In FIG. 9, the cylinder has a circumferential groove 25 on the inside, and the piston is designed so that when it is pressed down to this groove by means of the handle, the compressed air can pass through this circumferential groove to the other side of the piston. This groove also allows the mercury to flow back from the upper to the lower side of the piston on its upstroke, if this piston arrangement is used in a closed-loop or closed-loop circuit as assumed in FIG.
In some cases, especially with very small switch-offs, it is not necessary to take precautions to eliminate this suction effect; a simple piston with a limited stroke is sufficient. A simple piston arrangement without special means for the air outlet is shown in FIG.
11 shows, schematically in elevation, an assembled switch according to the invention, which is accommodated in a box and can be operated by a toggle switch handle 26. This type of construction is particularly suitable for double circuit breakers, with two mercury circuit breakers being placed next to each other in a box and their handles being connected by a web on which the switch handle acts. A somewhat similar compilation of several jointly operated look-out switches is shown in FIGS. 12 and 13, which show an arrangement of a three-phase circuit breaker; the handles of the three mercury outers are connected to one another only with one main handle MB.
The mercury switches according to the invention are very small and compact. Fig. 12 and 13 show the three-phase circuit breaker for currents up to 20 Amp. In natural size. This makes them very suitable for installation in whole sets to monitor a large number of lines. A box with a number of mercury breakers is shown in Figures 14 and 15, 27 being a glass wall. If, as is preferable, the mercury switches are built in such a way that the handles or pushers are driven up to the pressure that occurs in the event of a current overload, one can see at a glance whether any lines have been switched off by the switch.
Although the mercury column or filaments, which are to be interrupted in the event of a current overload, are heated directly by the passage of current in the above-described circuit breaker, the invention is not limited thereto. This embodiment deserves the greater simplicity because of the preference, but if desired, z. B. with off switch for very. high currents or, if a delay in the response is desired, the mercury column or the thread can also be heated indirectly by an expediently arranged coil carrying the current.
The circuit breaker according to the invention can also be used as a changeover switch by actuating the piston in such a way that one is sufficient to tear off the mercury column or the thread
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Suction is achieved; however, it can be seen that the queek silver thread does not break off in all cases if the pressure-generating organ is merely actuated as it is done in normal operation for the purpose of reclosing.
It can also be seen that the U-tube has relatively long legs, so that these fuses are suitable for higher voltages. If the mercury column breaks off due to overloading, the vapors can not only escape upwards, but also expand downwards into the cylinder of the piston. The flask is also not responsible for keeping the mercury in the lookout holder; In most of the cases shown, the flask is constantly out of contact with the mercury,
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To reach the piston and the pressure on the mercury when closing the mercury thread or the column is transmitted through the air between the mercury and the pressure surface of the piston.
PATENT CLAIMS:
1. Electrical mercury fuse, in which the channels containing the entire mass of mercury are modeled on a system of U-tubes and the mercury is pushed back into the narrowed bore by a piston or a similar pressure-generating device after a current overload, characterized in that the The chamber containing the pressure generating device or a chamber connected to the latter forms one leg and the narrowed bore forms the other leg of the system of U-tubes lying above the connecting path,
so that, after an interruption, the fuse can only be put back into operation by actuating the pressure-generating device.