DE1044928B

DE1044928B - Electromagnetic mercury switch in the form of a pulse relay

Info

Publication number: DE1044928B
Application number: DEI9712A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Alvar Lenning
Original assignee: Inreco AB
Current assignee: Inreco AB
Priority date: 1954-02-04
Filing date: 1955-01-25
Publication date: 1958-11-27
Also published as: US2778900A; GB764261A; FR1118352A

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft einen Quecksilberschalter in Form eines Impulsrelais mit einem Elektromagneten und einem Gehäuse für zwei getrennte Quecksilberfüllungen. Unter einem Impulsrelais ist hier ein elektrisches Relais verstanden, das unter der Einwirkung kurzzeitiger, durch die Magnetspule gehender Stromimpulse einen Stromkreis abwechselnd schließt und unterbricht.The invention relates to a mercury switch in the form of a pulse relay with an electromagnet and a housing for two separate mercury fillings. Under an impulse relay here is an electrical one Relay understood that under the action of short-term current pulses going through the solenoid coil alternately closes and interrupts a circuit.

Es sind Impulsrelais bekannt, die entweder mit üblichen Federkontakten arbeiten oder als Quecksilberrelais ausgebildet sind. Mit Rücksicht auf eine lange Lebensdauer und verhältnismäßig geringe Empfindlichkeit sind Ouecksilberrelais günstiger, besonders wenn die erforderliche Steuerleistung gering sein soll, beispielsweise in der Größenordnung von 2 Watt. Bei einer so geringen Steuerleistung ist es nämlich schwer, zuverlässig große Kontaktabstände in Impulsrelais mit üblichen Metallkontakten zu ermöglichen.Pulse relays are known which either work with conventional spring contacts or as mercury relays are trained. With a view to a long service life and relatively low sensitivity Mercury relays are cheaper, especially if the required control power is low should, for example, on the order of 2 watts. With such a low tax rate it is difficult to reliably enable large contact distances in pulse relays with conventional metal contacts.

Bekannte mit Quecksilber arbeitende Impulsrelais weisen jedoch im allgemeinen einen oder beide der folgenden Nachteile auf. Das Relais ist entweder nicht genügend betriebssicher und versagt mitunter beim Schließen oder Unterbrechen des Stromkreises, oder das Schließen oder Unterbrechen erfolgt nicht unmittelbar beim Schließen des Impulsstromkreises, sondern erst nachdem dieser Kreis kurz darauf unterbrochen wurde. Besonders in den Fällen, wo das Relais zum Ein- und Ausschalten von Lampen verwendet wird, wirkt diese Verzögerung sehr störend.However, known pulse relays operating on mercury generally have one or both of the the following disadvantages. The relay is either not sufficiently reliable and sometimes fails at Closing or breaking the circuit, or closing or breaking, is not instantaneous when closing the pulse circuit, but only after this circuit is interrupted shortly thereafter became. Especially in those cases where the relay is used to turn lights on and off this delay is very annoying.

Es ist weiterhin eine Quecksilberschaltröhre mit einem im Vakuum eingeschlossenen und elektromagnetisch bewegbaren Eisenkern bekannt, der durch Überbrückung von Quecksilbernäpfen Stromkreise öffnet oder schließt. Dabei hat die Schaltröhre eine bogenförmig gekrümmte Gestalt und trägt in der Mitte eine ringförmige Magnetspule. Bei stromloser Spule liegt der Eisenkern in einer der beiden bogenförmig nach unten gekrümmten Hälften der Spule. Fließt durch die Spule Strom, dann wird der Eisenkern von seiner einen Endlage schnell zur Mitte gezogen, wobei er etwas über die Mitte hinausschießt. Wird der Strom unterbrochen, so fällt der Eisenkern in das gegenüberliegende Glasgefäß und bleibt dort so lange liegen, bis ein neuer Stromstoß erfolgt. Diese Bauform hat den Nachteil, daß der Eisenkern verhältnismäßig lang ausgebildet sein muß, wenn die Vorrichtung gleichmäßig arbeiten soll. Demzufolge kann diese Vorrichtung beispielsweise nicht in einer gewöhnlichen Bergmanndose untergebracht werden. Weiterhin ist es nachteilig, daß die Stromstöße für das Magnetfeld sehr stark sein müssen, um eine genügende Magnetkraft zu erzeugen.Furthermore, a mercury interrupter is known with an iron core which is enclosed in a vacuum and can be moved electromagnetically and which opens or closes electrical circuits by bridging mercury bowls. The interrupter has an arcuate shape and has an annular magnet coil in the middle. When the coil is de-energized, the iron core lies in one of the two halves of the coil, which are curved downwards in an arc. If current flows through the coil, the iron core is quickly pulled from its one end position to the center, where it shoots slightly beyond the center. If the current is interrupted, the iron core falls into the opposite glass vessel and remains there until a new current surge occurs. This design has the disadvantage that the iron core must be made relatively long if the device is to work smoothly. As a result, this device cannot be accommodated in an ordinary Bergmann box, for example. Furthermore, it is disadvantageous that the current surges for the magnetic field must be very strong in order to generate a sufficient magnetic force.

Es ist weiterhin eine Vorrichtung zur Fernbetätigung eines Flüssigkeitsschalters mit kippbarer Schalt-It is also a device for remote actuation of a liquid switch with a tiltable switch

Elektromagnetischer Quecksilberschalter in Form eines ImpulsrelaisElectromagnetic mercury switch in the form of a pulse relay

Anmelder:
Inreco Aktiebolag, StockholmApplicant:
Inreco Aktiebolag, Stockholm

Vertreter: Dr. rer. pol. Dr.-Ing. K. F. Möllering,
Patentanwalt, Lübeck, Elsässer Str. 31Representative: Dr. rer. pole. Dr.-Ing. KF Möllering,
Patent attorney, Lübeck, Elsässer Str. 31

Beanspruchte Priorität:
Schweden vom 4. Februar 1954Claimed priority:
Sweden from February 4, 1954

Dipl.-Ing. Alvar Lenning, Stockholm,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Alvar Lenning, Stockholm,
has been named as the inventor

röhre bekannt, bei der in einem mit der Schaltröhre mechanisch verbundenen Rohr ein elektromagnetisch gesteuertes Gewicht vorgesehen ist, daß bei Änderung seiner Lage eine Schwerpunktveränderung und damit ein Kippen der Schaltröhre hervorruft. Die Verwendung von Schaltröhren ist in diesen Fällen unzweckmäßig, da sie nicht nur besondere Lagerungen für die großen Schaltröhren, sondern auch bewegliche Strom-Zuführungen, also Litzen, erfordern. Weiterhin ist die Verwendung einer Kugel insofern nachteilig, als keine Gewähr dafür gegeben ist, daß die Kugel jeweils beim Stromstoß von der einen Seite mit Sicherheit zur anderen Seite gebracht wird. Dieser Schalter verlangt eine hohe Mindestlänge der Zeit des Stromimpulses, da er sonst nicht einwandfrei arbeitet.tube known, in which in a tube mechanically connected to the interrupter tube an electromagnetically controlled weight is provided that when changing its position, a change in the center of gravity and thus causes the interrupter to tilt. The use of interrupters is inexpedient in these cases, as they not only have special bearings for the large interrupters, but also movable power supplies, i.e. strands, require. Furthermore, the use of a ball is disadvantageous in that none There is a guarantee that the ball will certainly move from one side to the other in the event of a current surge Page is brought. This switch requires a long minimum length of the time of the current pulse, otherwise it will not work properly.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß auch bei dieser Vorrichtung verhältnismäßig große Stromstärken notwendig sind, um ein genügend starkes Magnetfeld zu erzeugen.Another disadvantage is that with this device, too, relatively large currents are necessary to generate a sufficiently strong magnetic field.

Schließlich ist eine Vorrichtung bekannt, bei der in einer Quecksilberschaltröhre zwei Ouecksilberkontakte und weiterhin eine Schaltbrücke besonderer Art vorgesehen sind. Diese Schaltbrücke ist derart ausgebildet, daß sie in der einen Lage die Ouecksilberkontakte miteinander verbindet, in einer anderen Lage dagegen nicht. Seitlich an die Quecksilberschaltröhre ist der Steuermagnet angebracht, dessen Kern in bestimmter Weise der Schaltröhre anliegt. Bei einem Einschalten des Steuermagneten wird die Schaltbrücke an ihrer einen Seite entlang der Wandungen der zylindrischen Schaltröhre hochgezogen und verbleibt, solange der Strom eingeschaltet ist, an der Oberseite der Schaltröhre hängen. Wenn der Stromeos 6S0/40S-Finally, a device is known in which two mercury contacts in a mercury interrupter and a switching bridge of a special type is also provided. This switching bridge is designed in such a way that that it connects the mercury contacts in one position and in another position on the other hand not. The control magnet is attached to the side of the mercury interrupter, its core in certain Way the interrupter rests. When the control magnet is switched on, the switching bridge is pulled up on one side along the walls of the cylindrical interrupter and remains, as long as the power is switched on, hang on the top of the interrupter. When the Stromeos 6S0 / 40S-

kreis unterbrochen wird, fällt die Brücke auf den Boden der Schaltröhre zurück und hat sich dabei gegenüber ihrer Ausgangsstellung um 180° gedreht. Diese Vorrichtung hat den Nachteil, daß bei einer stromdurchflossenen Spule in der Quecksilberschaltröhre der Strom stets unterbrochen ist.circle is interrupted, the bridge falls back to the bottom of the interrupter and has it rotated by 180 ° in relation to their initial position. This device has the disadvantage that when a current-carrying coil in the mercury interrupter the current is always interrupted.

Die Erfindung erstrebt, die Nachteile der bekannten Quecksilberschalter zu vermeiden. Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Quecksilberschalter in Form eines Impulsrelais mit einem Gehäuse mit zwei getrennten Ouecksilberfullungen. Die Erfindung besteht darin, daß im Gehäuse des Schalters eine waagerechte Achse angeordnet ist, auf der sowohl ein Eisenanker wie auch eine mit einer Kontaktbrücke versehene, nichtmagnetische Wippe frei drehbar gelagert sind, und daß die Wippe derart vom Anker betätigbar ist, daß sie bei Erregung des Elektromagneten über ihre oberste Lage hinweg gekippt wird. Die mit der Wippe verbundenen Kontakte verbinden die beiden Quecksilberfüllungen leitend miteinander. Der Anker nimmt vorzugsweise die Wippe derart mit, daß er durch Stoßwirkung der Wippe eine größere als seine eigene Winkelbewegung erteilt, wenn er aus einer seiner beiden Endlagen vom Elektromagneten angezogen wird.The invention seeks to avoid the disadvantages of the known mercury switches. The invention relates to an electromagnetic mercury switch in the form of a pulse relay with a housing two separate mercury fillings. The invention consists in that in the housing of the switch a horizontal axis is arranged on which both an iron armature and one with a contact bridge provided, non-magnetic rocker are freely rotatable, and that the rocker can be actuated by the armature is that when the electromagnet is energized, it is tilted over its topmost position. With Contacts connected to the rocker connect the two mercury fillings to one another in a conductive manner. Of the Anchor preferably takes the rocker so that it is greater than by the impact of the rocker its own angular movement is issued when it moves out of one of its two end positions from the electromagnet is attracted.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß ein Quecksilberschalter sehr gedrängter Bauform erhalten wird, mit dem auch sehr hohe Stromstärken einwandfrei geschaltet werden können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Quecksilberschalter mit verhältnismäßig sehr geringem Leistungsbedarf betätigt wird.The invention has the advantage that a very compact mercury switch is obtained, with which even very high currents can be switched properly. Another benefit is there in that the mercury switch is operated with a relatively very low power requirement.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt und Fig. 2 eine Endansicht eines vollständigen Impulsrelais gemäß der Erfindung. Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen Querschnitte durch das Glasgehäuse, wobei die in diesem befindlichen Teile in verschiedenen Arbeitslagen dargestellt sind. Fig. 6 zeigt die Polschuhe des Elektromagneten, Fig. 7 den Anker und Fig. 8 eine mit diesem zusammenarbeitende Kontaktwippe.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. Fig. 1 shows a longitudinal section and FIG. 2 is an end view of a complete pulse relay according to the invention. Figures 3, 4 and 5 show cross-sections through the glass housing, the parts located in this being shown in different working positions. Fig. 6 shows the pole pieces of the Electromagnet, FIG. 7 the armature and FIG. 8 a contact rocker cooperating with it.

In Fig. 1 bezeichnet 1 einen im wesentlichen waagerecht angeordneten zylindrischen Glaskörper. Dieser Glaskörper enthält eine Quecksilberfüllung, die durch eine Trennwand 4 in zwei Teile 2 und 3 unterteilt ist. Auf dem Glaskörper oder Gehäuse 1 ist eine Magnetspule 5 angebracht, die mit einem Eisenkern versehen ist, der zwei dreieckförmig ausgebildete Pol schuhe 6 und 7 hat, Fig. 6, die an der Oberseite des Glaskörpers anliegen. Auf der Unterseite des Glaskörpers befindet sich ein gekrümmtes Eisenblech 8, das zur Aufgabe hat, magnetische Streufelder aufzusaugen. Der Glaskörper ist mit zwei Hauptelektroden 9 und 10 versehen, von denen die eine in den Quecksilberteil 2 und die andere in den Quecksilberteil 3 eintaucht. Die Elektrode 9 dient gleichzeitig als Achse für die im Glaskörper angeordneten beweglichen Teile, und zwar einen Eisenanker 11 und eine mit einer Kontaktbrücke versehenen Wippe 12, die aus unmagnetischem Material, beispielsweise aus Steatit besteht. Die Teile 11 und 12 sind frei drehbar auf der Elektrode oder Achse 9 gelagert. Die Wippe 12 hat an einem Ende einen Mitnehmer 13 für den Anker 11. Aus Fig. 7 ist ersichtlich, daß der Anker zu diesem Zwecke in der einen Stirnseite eine Ausnehmung 14 hat, die einen gewissen toten Gang des durch die Ausnehmung sich erstreckenden Mitnehmers 13 ermöglicht. Mit 15 ist die in der Wippe 12 angebrachte, doppelt abgebogene Kontaktbrücke bezeichnet, die in bestimmten Lagen der Wippe die beiden Quecksilberfüllungen 2 und 3 leitend miteinander verbindet.In Fig. 1, 1 designates a substantially horizontally arranged cylindrical glass body. This The glass body contains a mercury filling which is divided into two parts 2 and 3 by a partition 4. On the glass body or housing 1, a magnetic coil 5 is attached, which is provided with an iron core is, the two triangular pole shoes 6 and 7, Fig. 6, the top of the glass body issue. On the underside of the glass body is a curved iron sheet 8, which is used has to absorb magnetic stray fields. The glass body is provided with two main electrodes 9 and 10, one of which is immersed in the mercury part 2 and the other in the mercury part 3. the Electrode 9 also serves as an axis for the movable parts arranged in the glass body, namely an iron armature 11 and a rocker 12 provided with a contact bridge, which are made of non-magnetic material, for example consists of steatite. The parts 11 and 12 are freely rotatable on the electrode or Axis 9 stored. The rocker 12 has a driver 13 for the armature 11 at one end it can be seen that the anchor for this purpose has a recess 14 in one end face, the one Certain dead gear of the driver 13 extending through the recess allows. At 15 is the double-bent contact bridge attached to the rocker 12 denotes that in certain positions the rocker connects the two mercury fillings 2 and 3 with each other.

Die beschriebene Einrichtung arbeitet in folgender Weise. Fig. 3 sei als Ausgangslage betrachtet, in der sowohl der Anker 11 wie auch die Wippe 12 sich an der linken Seite der Trennwand 4 abstützen. Die Kontaktbrücke 15 taucht dabei in die beiden Ouecksilberfüllungen 2 und 3 ein, so daß der Hauptstrom geschlossen ist. Wird nun ein Strom durch die Magnetspule 5 geschickt, so wird der Anker 11 unter der Einwirkung der Polschuhe 6 und 7 nach oben in die in Fig. 4 gezeigte Lage geschwenkt. Dabei übt die linke Kante der Ausnehmung 14 des Ankers einen Stoß auf den Mitnehmer 13 der Wippe 12 aus, so daß die Wippe infolge ihrer Trägheit auf die rechte Seite gemäß Fig. 4 gekippt wird, so daß der Mitnehmer 13 sich an die rechte Kante der Ausnehmung 14 anlegt. Dadurch wird der Kontakt zwischen den Quecksilberteilen 3 und 4 und damit auch der Hauptstrom unterbrochen. The device described works in the following way. Fig. 3 is considered as a starting position in which Both the anchor 11 and the rocker 12 are supported on the left side of the partition 4. The contact bridge 15 dips into the two mercury fillings 2 and 3, so that the main stream is closed is. If a current is now sent through the magnetic coil 5, the armature 11 is affected the pole shoes 6 and 7 are pivoted upwards into the position shown in FIG. The left one practices Edge of the recess 14 of the armature an impact on the driver 13 of the rocker 12, so that the As a result of its inertia, the rocker is tilted to the right as shown in FIG. 4, so that the driver 13 rests on the right edge of the recess 14. This will make the contact between the mercury parts 3 and 4 and thus also the main stream interrupted.

Sobald die Magnetspule 5 stromlos wird, schwenkt die Wippe 12 auf Grund ihrer Eigenschwere den Anker 11 in die in Fig. 5 gezeigte Lage hinab. Die Wippe und der Anker ruhen dann auf der rechten Seite der Trennwand 4 auf. Der Hauptstrom bleibt dabei unterbrochen. Beim nächsten Stromimpuls durch die Magnetspule wird der Anker wieder nach oben geschwenkt und nimmt dabei die Wippe 12 mit, die ihre Bewegung bis in die in Fig. 2 gezeigte Lage fortsetzt, bis der Mitnehmer 13 auf die linke Kante der Ausnehmung 14 stößt. Schon in dieser Lage der Wippe taucht die Kontaktbrücke 15 in das Quecksilber ein und schließt daher den Hauptstromkreis. Sobald die Magnetspule darauf stromlos wird, fällt der Anker 11 infolge der Schwere der Wippe 12 nach unten in die Ausgangslage gemäß Fig. 3. Der Hauptstrom bleibt dabei geschlossen.As soon as the solenoid 5 is de-energized, the rocker 12 pivots due to its inherent gravity Armature 11 down into the position shown in FIG. The seesaw and anchor then rest on the right Side of the partition 4 on. The main stream remains interrupted. At the next current pulse the armature is swiveled upwards again by the magnetic coil and takes the rocker 12 with it, which continues its movement into the position shown in Fig. 2, until the driver 13 on the left edge the recess 14 abuts. In this position of the rocker, the contact bridge 15 is already immersed in the mercury and therefore closes the main circuit. As soon as the solenoid is de-energized, it drops the armature 11 due to the gravity of the rocker 12 down into the starting position according to FIG. 3. The main stream remains closed.

Bei darauf folgenden Stromimpulsen wiederholt sich der oben beschriebene Verlauf. Es ist ersichtlich, daß die sichere Wirkung der Einrichtung darauf beruht, daß der Schwerpunkt der Wippe in den in Fig. 2 und 4 gezeigten Lagen höher liegt als die Schwenkachse der Wippe und daß einerseits der Winkel der Ausnehmung 14 so klein ist, daß der Anker auf den Mitnehmer 13 stößt, ehe er seine höchste Lage erreicht hat, und die Wippe andererseits einen so großen Ausschlag hat, daß der Kontaktbügel 15 in der Lage gemäß Fig. 2 in das Quecksilber eintaucht. Außerdem ist eine gewisse Abstimmung zwischen den Massen und den elastischen Eigenschaften des Ankers und der Wippe erforderlich, damit die Stöße zwischen diesen Teilen so verlustfrei wie möglich erfolgen. Dies läßt sich am einfachsten durch Versuche ermitteln.The sequence described above is repeated for subsequent current pulses. It can be seen that the safe effect of the device is based on the fact that the center of gravity of the rocker in the in Fig. 2 and 4 positions shown is higher than the pivot axis of the rocker and that on the one hand the angle of the Recess 14 is so small that the armature strikes the driver 13 before it reaches its highest position has, and the rocker on the other hand has such a large deflection that the contact clip 15 is in the position according to Fig. 2 is immersed in the mercury. There is also some coordination between the masses and the elastic properties of the anchor and the rocker required to ensure the joints between them Share as lossless as possible. The easiest way to determine this is through experiments.

Der Anker kann auch mit einem Anschlag und die Wippe mit zwei Mitnehmern versehen sein. Ferner kann es erwünscht sein, Vorkehrungen zu treffen, um die Prallwirkung herabzusetzen und die Glastrennwand 4 vor allzu harten Schlagen durch die Wippe und den Anker zu schützen.The anchor can also be provided with a stop and the rocker with two drivers. Further it may be desirable to take precautions to reduce the impact and the glass partition 4 to protect against too hard hits by the seesaw and the anchor.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Electromagnetic mercury switch in the form of a pulse relay with a housing two separate mercury fillings, characterized by a through, the housing, horizontal axis (9) on which both an iron armature (11) and one with a contact bridge (15) provided non-magnetic rocker (12) are freely rotatable, the rocker so from the armature can be actuated that, when the electromagnet is excited, it passes through its uppermost position (Fig. 4)

is tilted out and between the movement of the armature (11) and the rocker (13) such a large one dead gear is switched on, that the current is already closed as soon as the armature is out of the Has moved the interruption layer to its topmost position.

2. Device according to claim 1, characterized in that that the rocker (12) is provided with a driver (13) which is in a recess (14) of the armature (11) has limited mobility.

3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the recess (14) on the armature (11) is designed so that it by the impact of the rocker (12) on the driver (13) gives an angular movement greater than its own if the armature (11) consists of one of its two

the end positions is attracted by the electromagnet.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the means (13, 14) to allow movement of the rocker (12) through the armature (11) also serve to the armature when switching off the current of the electromagnet a movement by the rocker To give.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the axis (9) has a of the electrodes of the mercury switch.

Considered publications:
German Patent Nos. 628 959, 684652;
U.S. Patent No. 2,545,669.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings