DE1141358B

DE1141358B - Mercury rotary capsule switch with a partition made of insulating material in a metal housing

Info

Publication number: DE1141358B
Application number: DEG27180A
Authority: DE
Inventors: Leonhard William Cook; Henry Andrew Passarelli Jun
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1958-06-02
Filing date: 1959-06-02
Publication date: 1962-12-20

Description

Quecksilber-Drehkapselschalter mit einer in einem metallischen Gehäuse angeordneten Isolierstoff-Zwischenwand Die Erfindung bezieht sich auf einen Quecksilber-Drehkapselschalter mit einer in einem metallischen Gehäuse angeordneten Isolierstoff-Zwischenwand, die das Quecksilber in der »Aus«-Stellung in zwei Teilmengen teilt und in der »Ein«-Stellung durch eine gt, wobei sie zur Kleinhaltung des öffnüng vereinig Schaltwinkels noch nündestens einen als Speicher dienenden Hohlraum besitzt, der beim Einschalten einen Teil des Quecksilbers abgibt bzw. beirn Ausschalten aufnimmt.Mercury rotary capsule switch with one in a metallic housing arranged insulating partition wall The invention relates to a mercury rotary capsule switch with a partition made of insulating material in a metallic housing, which divides the mercury into two partial quantities in the "off" position and in the "on" position by a gt, whereby they still combine switching angle to keep the opening small at least one cavity which serves as a memory and which, when switched on, has a Releases part of the mercury or absorbs it when switched off.

Das Ein- und Ausschalten der bekannten Schalter dieser Art geschieht durch Drehen des gesamten Schalters um die Längsmittelachse. Dabei ist es wichtig, daß die beiden Quecksilberteilmengen beim Einschalten möglichst rasch und schlagartig in Berührung kommen und beim Ausschalten in der gleichen Weise wieder getrennt werden, wobei der Drehwinkel des Schalters zwischen der »Ein«- und der »Aus«-Stellung möglichst klein sein soll.The known switches of this type are switched on and off by turning the entire switch around the longitudinal center axis. It is important to that the two partial quantities of mercury when switched on as quickly and abruptly as possible come into contact and are separated again in the same way when switched off, where possible the angle of rotation of the switch between the "on" and "off" positions should be small.

Die Erfinduno, hat Maßnahmen zum Gegenstand, durch welche die diesbezüglichen Eigenschaften der bisher bekannten Schalter verbessert werden.The invention has measures to the subject by which the relevant Properties of the previously known switches are improved.

Gemäß der Erfindung wird eine weitgehende diesbezügliche Verbesserung dadurch erreicht, daß die Unterkante des vorzugsweise länglich geformten Hohlraumes mit den Mittelachsen der Drehkapsel und der Durchgangsöffnung in einer Ebene liegt, die im wesentlichen der Quecksilberoberfläche in der Einschaltstellung entspricht, und daß die Wandungen des Quecksilberraumes in an sich bekannter Weise eine rauhe Oberfläche aufweisen.According to the invention there is a substantial improvement in this regard achieved in that the lower edge of the preferably elongated cavity lies in one plane with the central axes of the rotary capsule and the passage opening, which essentially corresponds to the mercury surface in the switch-on position, and that the walls of the mercury space are rough in a manner known per se Have surface.

Eine zweckmäßige Maßnahme zur Kleinhaltung des Schaltwinkels besteht gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung darin, daß der Schalter mit einem Mischgas von verhältnismäßig niedrigem Druck gefüllt ist, das Wasserstoff und ein träges Gas mit von Natur aus schlechten dielektrischen Regenerationsvermögen, z. B. Argon, enthält, wie später näher erläutert wird.There is an expedient measure to keep the switching angle small according to a further feature of the invention is that the switch with a mixed gas is filled by relatively low pressure, the hydrogen and an inert Gas with inherently poor dielectric regeneration capabilities, e.g. B. argon, contains, as will be explained in more detail later.

Die plötzliche Zusammenführung und Trennung der Quecksilberteilmengen bei kleinen Schaltwinkeln gemäß einem weiteren Merkmal der Erlmdung kann g ferner noch dadurch begünstigt werden, daß dicht vor der Durchgangsöffnung unter der Quecksilberoberfläche an der Zwischenwand eine Edelmetallschicht, z. B. ein Silberanstrich, aufgetragen ist, die nach selbsttätiger Bildung einer festen Amalgamschicht durch ihre größere Adhäsionskraft das Quecksilber beim Schalten vorübergehend behindert, so daß die Schwerkraft unmittelbar danach kräftiger einwirken kann.The sudden merging and separation of the mercury partial quantities at low switching angles a further feature of Erlmdung, according to g still further be promoted by the fact that immediately in front of the passage opening of the mercury surface to the intermediate wall such a noble metal layer. B. a silver paint is applied, which after the automatic formation of a solid amalgam layer temporarily hinders the mercury when switching due to its greater adhesive force, so that the force of gravity can act more vigorously immediately afterwards.

Ein weiteres Problem, das bei Quecksilberkapselschaltem der eingangs genannten Art auftritt, ist die Erzielung einer guten Kapselung mit einfachen zuverlässigen Mitteln.Another problem with Mercury capsule switches at the beginning Type mentioned occurs, is to achieve a good encapsulation with simple reliable Means.

Bei den bekannten Quecksilberkapselschaltern dieser Art ist die keramische Zwischenwand zwischen zwei hutfönnige: Gehäuseteile. -aus Chromstahl eingelegt. Die Abdichtung des mit Wasserstoff unter einem Druck von etwa 3 atü gefüllten Schalters besorgt ein die Ränder des Gehäuses umgebender Glasring, der an den Umfang der Zwischenwand aus keramischem Stoff angeschmolzen ist. Die beiden hutförmigen Gehäuseteile aus Chromstahl stellen bei der bekannten Ausführung die Stromzuleitungen zu den Quecksilberteilmengen dar und werden in der »Ein«-Stellung durch die durch die Durchgangsöffnung hindurch vereinigten Quecksilberteilmengen miteinander verbunden.In the known mercury capsule switches of this type, the ceramic partition is between two hat-shaped: housing parts. - Inlaid from chrome steel. The switch, which is filled with hydrogen under a pressure of about 3 atmospheres, is sealed by a glass ring that surrounds the edges of the housing and is fused to the circumference of the intermediate wall made of ceramic material. In the known design, the two hat-shaped housing parts made of chrome steel represent the power supply lines to the partial quantities of mercury and are connected to one another in the "on" position through the partial quantities of mercury combined through the passage opening.

Bei diesen bekannten Quecksilberkapselschaltern ist es sehr schwierig, eine hermetische Abdichtung zwischen den Bauteilen, nämlich dem Glasring, den hutförmigen Gehäuseteilen und der keramischen Zwischenwand, herzustellen. Die Bestandteile, die die keramische Zwischenwand bilden, sind hauptsächlich Ton und Magnesia, die mittels eines geeigneten Bindemittels zusammengehalten sind. Es ist außerordentlich schwierig, eine kerarnische Zwischenwand herzustellen, die so beschaffen ist, daß ihr Wärmeausdehnungskoeffizient mit dem der Gehäuseteile aus Metall und dem der Glasdichtung übereinstimmt. Dies ist bei den bekannten Quecksilberkapselschaltern aber eine entscheidende Forderung, denn die Metallgehäuseteile müssen beim. Zusammenbau des Schalters bis zur Rotglut erhitzt werden, damit der Glasring schmilzt und eine innige Verbindung mit den Gehäuseteilen aus Metall und der Zwischenwand eingeht, so daß alle Teile hohen thermischen Beanspruchungen ausgesetztwerden. Diedabei auftretende unterschiedliche Wärmeausdehnung der verschiedenen Teile führte zu einem hohen Ausschuß und damit zu hohen Preisen für die verbleibenden brauchbaren Schalter.With these known mercury capsule switches, it is very difficult to a hermetic seal between the components, namely the glass ring, the hat-shaped Housing parts and the ceramic partition to produce. The parts, that make up the ceramic curtain wall are mainly clay and magnesia that by means of a suitable binder are held together. It is extremely difficult to make a Kerarnische partition wall that is such that its coefficient of thermal expansion is equal to that of the housing parts Metal and that of the glass seal. This is the case with the known mercury capsule switches but a crucial requirement, because the metal housing parts have to be. assembly of the switch can be heated to red heat so that the glass ring melts and a intimate connection with the housing parts made of metal and the partition wall, so that all parts are exposed to high thermal loads. The occurring different thermal expansion of the various parts led to a high level of rejects and thus at high prices for the remaining usable switches.

Demgegenüber schafft die Erfindung einen Quecksilberkapselschalter, dessen Bauteile wesentlich einfacher zusammengebaut und zuverlässig gegeneinander abgedichtet werden können.In contrast, the invention creates a mercury capsule switch, its components are assembled much more easily and reliably against each other can be sealed.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß bei einem Quecksilberkapselschalter der eingangs angegebenen Art mit einem Gehäuse, das einen zylindrischen, das eine Anschlußstück bildenden Metallmantel, eine mit dem Metallmantel hennetisch dicht verbundene Deckplatte und ein zweites Anschlußstück aufweist, das in das Gehäuse hineinragt und von diesem elektrisch isoliert ist, die Zwischenwand ein Teil eines zylindrischen Futterstückes aus keramischem Material ist, das knapp in den Metallmantel hineinpaßt und in der Mitte die querliegende Zwischenwand trägt.This is achieved according to the invention in that in a mercury capsule switch of the type specified at the outset with a housing, one cylindrical, one Connection piece forming metal jacket, one with the metal jacket hennetically tight connected cover plate and a second connector which is in the housing protrudes and is electrically isolated from this, the partition wall is part of a cylindrical lining piece made of ceramic material, which is just in the metal jacket fits in and carries the transverse partition in the middle.

Bei einem solchen Quecksilberschalter, bei dem die Deckplatte mit einem Fenster aus Isolierinaterial ausgestattet ist, durch dessen Mitte das zweite Anschlußstück hindurchgeht, ist zwischen dem einen Ende des zylindrischen Futterstückes und der Isolation desAnschlußstückes vorzugsweise eineDichtung vorgesehen, die an der Innenfläche des Deckels einen dichtenVerschluß zwischen dem isolierenden Fenster und dem Fütterstück schafft.With such a mercury switch, in which the cover plate with a window made of insulating material, through the middle of which the second Fitting passes through is between one end of the cylindrical chuck and the insulation of the connector is preferably provided with a seal which is attached to the inner surface of the lid a tight seal between the insulating window and the feeding piece creates.

Das mit der Dichtung in Berührung stehende Ende des Futterstückes kann an der inneren Mantelfläche des Futterstückes einen vorspringenden ringförrnigen Rand haben, in dem ein elastischer Dichtungsring von hochhitzebeständigem Material herumläuft, der zwischen dem Futterstück und der Isolation des Anschlußstückes zusammengedrückt und durch den vorspringenden Rand gegen den Lichtbogen von hoher Temperatur geschützt ist, der beini Schließen des Stromkreises durch die beiden Quecksilbert--ihnengen entsteht.The end of the chuck that is in contact with the seal can have a protruding ring on the inner surface of the chuck Have edge in which an elastic sealing ring made of highly heat-resistant material running around, which is compressed between the liner and the insulation of the connector and protected against the high temperature arc by the protruding edge is, the beini closing the circuit through the two mercury - themgen arises.

Als Dichtungsring wird vorzugsweise ein dünner, eng um den Rand passender Silikonring verwendet. Zweckmäßigerweise hat das durch das isolierende Fenster der Deckplatte hindurchgehende Anschlußstück ein zu einer kreisrunden Scheibe verbreitertes inneres Ende, das flach an der Innenfläche des Fensters anliegt. über diese kreisrunde Scheibe wird dann der einen Quecksüberteilmenge der Strom zugeführt. In der Zeichnung sind ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie ein erläuterndes Diagramm dargestellt. In der Zeichnung ist Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Quecksilber-Drehkapselschalters nach der Erfindung, Fig. 2 ein Längsschnitt durch die Mitte des Schalters nach der Linie 2-2 in Fig. 6, Fig. 3 eine Stimansicht des Schalters nach Fig. 2 von links, Fig. 4 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung der Einzelteile des Schalters, die das Quecksilber umschließen und den vollständigen Schaltersatz bilden, Fig. 5 eine Stimansicht des dielektrischen Futterstückes, das den größten Teil des Inneren des umschlossenen Schalterraumes einnimmt und zum Steuern des Quecksüberflusses während der Betätigung des Schalters dient, in Blickrichtung von rechts, Fig. 6 ein Schnitt entlang der Linie 6-6 in Fig. 2, bei dem das verschlossene Ende der Metallhülse weggeschnitten ist, zur Veranschaulichung der Lage des Quecksilbers in der Einschaltstellung des Schalters, die durch Verschwenken gegen den Uhrzeigersinn herbeigeführt ist, Fig. 7 ein Schnitt ähnlich Fig. 6, jedoch nach Verschwenken im Uhrzeigersinn in die Ausschaltstellung. Die Fig. 8, 9 und 10 sind perspektivische Darstellungen des dielektrischen Futterstückes und des Quecksilbers in der Lage, in der es durch die metallischen Abschlußwände gehalten wäre, obwohl diese nicht dargestellt sind, nämlich Fig. 8 eine Veranschaulichung der Ausschaltstellung des Schalters, Fig. 9 eine Veranschaulichung einer Zwischen-Stellung, bei der die beiden Quecksübereinzelmengen in das Loch in der Zwischenwand des dielektrischen Futterstückes eintreten, jedoch vor deren Ineinanderfließen, bzw.A thin silicone ring that fits tightly around the edge is preferably used as the sealing ring. The connecting piece passing through the insulating window of the cover plate expediently has an inner end which is widened to form a circular disk and which lies flat against the inner surface of the window. The current is then supplied to one of the subset of mercury via this circular disk. An exemplary embodiment of the invention and an explanatory diagram are shown in the drawing. In the drawing, FIG. 1 is a perspective illustration of a mercury rotary capsule switch according to the invention, FIG. 2 is a longitudinal section through the center of the switch along the line 2-2 in FIG. 6, FIG. 3 is an end view of the switch according to FIG from left, FIG. 4 is an exploded perspective view of the individual parts of the switch, which enclose the mercury and form the complete set of switches, Fig. 5 is an end view of the dielectric lining piece, which occupies the major part of the interior of the enclosed switch compartment and while controlling the mercury overabundance the actuation of the switch is used, looking from the right, Fig. 6 is a section along the line 6-6 in Fig. 2, in which the closed end of the metal sleeve is cut away, to illustrate the position of the mercury in the switched-on position of the switch, the is brought about by pivoting counterclockwise, Fig. 7 is a section similar to FIG. 6, but after different swivel clockwise to the switch-off position. Figs. 8, 9 and 10 are perspective views of the dielectric lining piece and the mercury in the position in which it would be held by the metallic end walls, although they are not shown, namely, Fig. 8 is an illustration of the switch-off position of the switch, Fig. 9 shows an illustration of an intermediate position in which the two individual quantities of mercury enter the hole in the intermediate wall of the dielectric liner, but before they flow into one another or

Fig. 10 eine Veranschaulichung der darauffolgenden Einschaltstellung und Fig. 11 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen dem im Schalter enthaltenen Quecksilbergewicht in Gramm und dem Schwenkwinkel des Schalterschwenkhebels bzw. der Winkeldifferenz zwischen der Ein- und Ausschaltstellung bei zwei Exemplaren des Schalters. 10 an illustration of the subsequent switched-on position and FIG. 11 a diagram to illustrate the relationship between the mercury weight in grams contained in the switch and the pivot angle of the switch pivot lever or the angle difference between the switched-on and switched-off position in two copies of the switch.

In den Zeichnungen, insbesondere, in Fig. 1 bis 4, bezeichnet 10 den vollständig zusammengebauten Quecksilber-Drehkapselschalter nach der Erfindung. Der Schalter hat ein Metallgeliäuse, das aus einer zylindrischen Hülsr, 11 mit einem geschlossenen Ende 12 und einem offenen Ende besteht, das mittels eines getrennten, plattenförmigen Deckels 13, der an der Hülse angeschweißt ist, verschlossen ist. Das offene Ende der Hülse 11 hat einen nach außen vorspringenden Flansch 14, dessen Außenkante bei 15 umgewalzt ist, so daß der Flansch 14 einen ausgesparten Sitz zum Tragen der Deckelplatte 13 vor dem Schweißen in zentrierter Stellung bildet. Die Innenfläche der Deckelplatte 13 hat zum Schweißen einen Vorsprung 16 um den Rand der Platte. herum. Dieser Vorsprung 16 wird während des Schweißvorganges geschmolzen, so daß er zwischen der Hülse 11 und der Deckelplatte 13 eine hermetische Abdichtung bildet.In the drawings, particularly in Figures 1 to 4, 10 denotes the fully assembled mercury rotary capsule switch according to the invention. The switch has a metal housing which consists of a cylindrical sleeve 11 with a closed end 12 and an open end which is closed by means of a separate, plate-shaped cover 13 which is welded to the sleeve. The open end of the sleeve 11 has an outwardly projecting flange 14, the outer edge of which is rolled over at 15 so that the flange 14 forms a recessed seat for supporting the cover plate 13 in a centered position prior to welding. The inner surface of the cover plate 13 has a projection 16 around the edge of the plate for welding. hereabouts. This projection 16 is melted during the welding process, so that it forms a hermetic seal between the sleeve 11 and the cover plate 13.

Die metallische Hülse 11 bildet das eine elektrische Anschlußstück des Schalters, und das zweite Anschlußstück besteht aus einem Metallstift 20, der durch ein Glasfenster 21 im mittleren Teil der Deckelplatte 13 hindurchragt. Die Deckelplatte 13 ist ein kreisfönniger Blechring 22, der in der Mitte ein Fenster hat, das in einem Druckdichtungsverfahren mit einem Hartglas 21 verglast ist. Das innere Ende 23 des Anschlusses 20 liegt abgeplattet an der inneren Seite des Glasfensters 21 an, und sein Durchmesser ist bedeutend größer als der Durchmesser des Stiftes, wie dies am besten aus Fig. 2 und 4 ersichtlich ist.The metallic sleeve 11 forms one electrical connection piece of the switch, and the second connection piece consists of a metal pin 20 which protrudes through a glass window 21 in the central part of the cover plate 13 . The cover plate 13 is a circular sheet metal ring 22 which has a window in the middle which is glazed with a hard glass 21 in a pressure sealing process. The inner end 23 of the connector 20 is flattened against the inner side of the glass window 21, and its diameter is significantly larger than the diameter of the pin, as can best be seen in FIGS.

Das Hauptglied des Schalters ist ein dielektrisches Futterstück 25 aus keramischem Material von rohrförmiger Gestalt, das knapp in die Metallhülse 11 eingepaßt ist. Das Futterstück 25 hat in der Mitte eine querliegende Trennwand 26 (Fig. 2), die dazu dient, den umschlossenen Raum in zwei Kammern zum Aufnehmen des Quecksilbers zu teilen. In den Schnittansichten nach Fig. 6 und 7, bei Blickrichtung von links, sind in der Zwischenwand 26 ein kreisförmiges durchgehendes Loch 27 und ein Speicher oder ein Hohlraum 28 in nur der einen Seite der gestellt. Das durchgehende Loch 27 Zwischenwand darg ist so angeordnet, daß es das Zusammenfließen des Quecksilbers, das sich beiderseits der Zwischenwand befindet, im Mittelpunkt des Loches und somit ein Schließen des elektrischen Stromkreises zwischen der Metallhülse 11 und dem Kopf 23 des Anschlußstiftes 20 gestattet. Damit eine solche Kapsel in einem in der Wand montierten Schalter verwendbar ist, muß sie durch eine Schwenkbewegung in einem Winkel in der Größenordnung von höchstens 20' aus der Einschalt- und die Ausschaltstellung führbar sein. Dementsprechend ist das Loch 27 von der geometrischen Mittelachse der Metallhülse, wie Fig. 6 zeigte in möglichst großer Entfernung angeordnet. Dementsprechend liegt dieses Loch 27 nicht nur in der Zwischenwand 26, sondern reicht auch in den rohrförmigen Teil des Futterstückes 25 hinein.The main member of the switch is a dielectric liner 25 of ceramic material of tubular shape which is tightly fitted into the metal shell 11. The piece of food 25 has in the middle a transverse partition 26 (FIG. 2) which serves to divide the enclosed space into two chambers for receiving the mercury. In the sectional views according to FIGS. 6 and 7, when looking from the left, a circular through hole 27 and a memory or a cavity 28 are provided in only one side of the partition wall 26. The through hole 27 intermediate wall is arranged so that it allows the mercury, which is located on both sides of the intermediate wall, to flow together in the center of the hole and thus to close the electrical circuit between the metal sleeve 11 and the head 23 of the connecting pin 20. So that such a capsule can be used in a switch mounted in the wall, it must be possible to move it out of the switched-on and switched-off positions by a pivoting movement at an angle of the order of magnitude of at most 20 '. Correspondingly, the hole 27 is arranged at the greatest possible distance from the geometric center axis of the metal sleeve, as shown in FIG. 6. Accordingly, this hole 27 is not only in the intermediate wall 26, but also extends into the tubular part of the piece of food 25 .

Für das Vorhandensein des Speichers oder Hohlraumes 28 auf der einen Seite der Zwischenwand 26 besteht ein wichtiger Grund. Dieser Speicher ist betriebsmäßig so angeordnet, daß seine Unterkante auf einer durch die Mittelachse der Hülse und die Mittelachse des Loches 27 in die Stellung nach Fig. 6 gezogenen Geraden liegt. Wie Fig. 9 und 10 zeigen, sinkt das Loch 27 bei einer Drehung des Schalters entgegen dem Uhrzeigersinn unter den Flüssigkeitsspiegel der Quecksilbereinzelmenge 29 und 30. Dadurch wird die Beseitigung des Hindernisses zwischen diesen beiden Quecksilbereinzelmengen eingeleitet, und diese beginnen langsam mit gerundeter Wellenstim 31 bzw. 32 in das Loch 27 (Fig. 9) einzutreten. Während diese beiden Körper aus flüssigem Quecksilber miteinander zur Berührung gelangen, entsteht ein heftiger Stromstoß, der die Vorderflächen dieser Quecksilberwellen augenblicklich verdampft. Ein endgültiges Schließen des Stromkreises kann unter Umständen C3 erst nach zwei oder mehr derartigen Verdampfungen oder Explosionen eintreten. Ein Vorteil des Speichers besteht darin, daß die letzten Teile des gespeicherten Quecksilbers in die schaltende Quecksilbennasse gerade in dem günstigen Augenblick ausgestoßen werden, wenn die, beiden Quecksilbereinzelmengen in der Mitte des Loches 27 ineinanderzufließen beginnen. Dieser Ausstoßvorgang erhöht die Bewegungsenergie der in Bewegung befindlichen Quecksilbermassen und erstickt örtliche Explosiverscheinungen der zur Berührung gelangenden Quecksilberflächen. Wenn der Schalter in die entgegengesetzte Richtung gedreht wird, dient der Speicher 28 ebenfalls zur Erhöhung der Bewegungsenergie der in Bewegung befindlichen Quecksilbermassen, während diese beginnen, sich voneinander zu trennen. Dies wird dadurch erreicht, daß der Behälter eine Quecksilberinenge gerade in jenem günstigen Augenblick aufnimmt, wenn die beiden Quecksilbereinzelmengen sich voneinander trennen.There is an important reason for the presence of the reservoir or cavity 28 on one side of the intermediate wall 26. This memory is operatively disposed so that its lower edge lies on a through the central axis of the sleeve and the central axis of the hole 27 in the position according to Fig. 6 solid line. As FIGS. 9 and 10 show, when the switch is turned counterclockwise, the hole 27 sinks below the liquid level of the individual mercury quantities 29 and 30. This initiates the removal of the obstacle between these two individual mercury quantities, and these begin slowly with rounded waves 31 and 31, respectively 32 to enter the hole 27 (Fig. 9) . While these two bodies of liquid mercury come into contact with each other, a violent current surge is generated, which instantly vaporizes the front surfaces of these mercury waves. A final closing of the electrical circuit can occur under certain circumstances C3 only after two or more such evaporation or explosion. One advantage of the memory is that the last parts of the stored mercury are ejected into the switching mercury at the right moment when the two individual quantities of mercury begin to flow into one another in the middle of the hole 27. This ejection process increases the kinetic energy of the moving mercury masses and stifles local explosive phenomena on the mercury surfaces that come into contact. When the switch is turned in the opposite direction, the accumulator 28 also serves to increase the kinetic energy of the moving mercury masses as they begin to separate from one another. This is achieved by the fact that the container receives a small amount of mercury just at that favorable moment when the two individual amounts of mercury separate from one another.

Fluchtend mit dem durchgehenden Loch 27 ist in der inneren Fläche des geschlossenen Endes 12 der Metallhülse eine Vertiefung durch Pressen hergestellt. Diese Vertiefung ist in der linken Stimansicht der Hillse (Fig. 3) als eine Einwölbung 36 dargestellt. Diese Auswölbung bildet eine geneigte Fläche zum Umlenken des Lichtbogens von der Lichtbogenquelle durch eine längere Bahn in einer kühlenden Gasatmosphäre.In alignment with the through hole 27 , a recess is made in the inner surface of the closed end 12 of the metal sleeve by pressing. This depression is shown in the left front view of the hill (FIG. 3) as an indentation 36 . This bulge forms an inclined surface for redirecting the arc from the arc source through a longer path in a cooling gas atmosphere.

Im Betrieb sitzt ein Schaltergriff (nicht dargestellt) an der äußeren zylindrischen Seite der Hülse 11 und dient zum Schwenken der Kapselkonstruktion um die Mittelachse der Hülse zwischen der Einschalt- und der Ausschaltstellung, Der Schalterhandgriff muß mit der Hülse mitnehmend verbunden sein, so daß eine Bewegung des Handgriffes die Kapsel bewegt. Diese Mitnahme wird durch eine kurze Zahnkerbe 37 ermöglicht, die in die Hülse einwärts eingedrückt ist und zur Mittelachse derselben parallel liegt und einen Vorsprung am unteren Teil des Schalterhandgriffes aufnimmt, wie dies dem Fachmann verständlich ist. Eine genaue Ausrichtung muß nicht nur zwischen dem Schalterhandgriff und der Metallhülse, sondern auch zwischen dieser und dem keramischen Futterstück 25 bestehen. Dies ist unbedingt notwendig, da das flüssige Quecksilber jederzeit bestrebt ist, innerhalb des Futterstückes unabhängig von diesem eine horizontale Lage einzunehmen. Das durchgehende Loch 27 in der Zwischenwand des Futterstückes muß dementsprechend in bezug auf den Quecksilberspiegel genau ausgerichtet sein, so daß ein möglichst geringer Schwenkwinkel zum Schalten ausreicht. Die Zahnkerbe 37 dient also ferner dazu, wie in Fig. 4 und 6 gezeigt, das keramische Futterstück 25 eindeutig festzulegen. Das Futterstück 25 hat eine Längsmit 38, die den einwärts gerichteten Vorsprung der Zahnkerbe 37 der Metallhülse aufnimmt (Fig. 6). Diese Zahnkerbe ist nur kurz, so daß das Futterstück beim automatischen Zusammenbau durch eine Maschine zunächst in die Hülse eingesetzt und dann so weit gedreht werden kann, bis die Nut 38 eine in bezug auf die Zahnkerbe 37 ausgerichtete Stellung einnimmt, worauf anschließend das Futterstück tiefer in die Hülse einführbar ist.In operation, a switch handle (not shown) sits on the outer cylindrical side of the sleeve 11 and serves to pivot the capsule structure around the central axis of the sleeve between the on and off positions the handle moves the capsule. This entrainment is made possible by a short toothed notch 37 , which is pressed inwardly into the sleeve and is parallel to the central axis of the same and receives a projection on the lower part of the switch handle, as is understandable to a person skilled in the art. A precise alignment must exist not only between the switch handle and the metal sleeve, but also between the latter and the ceramic lining piece 25 . This is absolutely necessary because the liquid mercury always strives to assume a horizontal position within the piece of food independently of it. The through hole 27 in the intermediate wall of the piece of food must accordingly be precisely aligned with respect to the mercury level, so that the smallest possible pivoting angle is sufficient for switching. The toothed notch 37 also serves, as shown in FIGS. 4 and 6 , to clearly define the ceramic lining piece 25. The chuck 25 has a longitudinal groove 38 which receives the inward protrusion of the toothed groove 37 of the metal sleeve (Fig. 6). This tooth notch is only short, so that the chuck is first inserted into the sleeve during automatic assembly by a machine and then rotated until the groove 38 assumes an aligned position with respect to the toothed notch 37, whereupon the chuck deeper into the sleeve is insertable.

Die Kapsel nach der Erfindung ist so konstruiert, daß sie im wesentlichen die gleiche Größe hat wie die bekannten Kapseln. Die Kapsel ist außerdem geeignet zum Einbau in Schaltergehäuse von genormter Größe, die wiederum durch genormte Frontplatten abgedeckt sind, die für den Schalterhandgriff eine rechteckige öffnung haben. In der Praxis hat der Schalterhandgriff zwischen der Ein- und Ausschaltstellung einen maximalen Schwenkwinkel von 40', bevor der Handgriff die Kante der öffnung in der Frontplatte erreicht. Es gibt jedoch eine Reihe von unkontrollierbaren Veränderlichen, die auftreten können und sich unter Umständen summieren, so daß sie die Betriebsbedingungen des Schalters verändern. Zunächst wird, wenn in die Kapsel zuviel oder zuwenig Quecksilber eingegossen wird, der Schwenkwinkel der Kapsel erhöht. Zweitens hat eine Verschmutzung des Quecksilbers eine ähnliche Folge. Wenn drittens die Kontakte innerhalb des Schaltergehäuses oder die Montagebügel für den Schalter ungenau ausgerichtet sind, ist die Kapsel unter einem unerwünschten Winkel geneigt eingerichtet, und ihre Charakteristik weicht ab. Wenn viertens die Wand oder das Sehaltergehäuse in der Wand in bezug auf eine horizontale Ebene nicht im rechten Winkel angeordnet ist, ist der Schalter und daher die Kapsel gegen die Horizontale unter einem Winkel geneigt. Dementsprechend ist nach der Erfindung eine Begrenzung des höchsten Schwenkwinkels der Kapsel auf 20' vorgesehen, so daß die obenerwähnten zahlreichen Veränderlichen berücksichtigt sind und ein Schalter geschaffen wird, der innerhalb eines zulässigen Winkels von 401 mit Sicherheit betriebsfähig ist.The capsule of the invention is constructed so that it essentially the same size as the well-known capsules. The capsule is also suitable For installation in switch housings of standardized size, which in turn are supported by standardized front panels are covered, which have a rectangular opening for the switch handle. In In practice, the switch handle has one between the on and off position maximum swivel angle of 40 'before the handle hits the edge of the opening in the Front panel reached. However, there are a number of uncontrollable variables which can occur and possibly add up, so that they affect the operating conditions of the switch. First, if there is too much or too little mercury in the capsule is poured, the pivoting angle of the capsule is increased. Second has pollution of mercury has a similar consequence. Thirdly, the contacts inside the switch housing or the mounting brackets for the switch are inaccurately aligned, the capsule is set up at an undesirable angle, and their inclined Characteristic differs from. Fourth, when the wall or the holder housing in the wall is related not at right angles to a horizontal plane is the switch and therefore the capsule is inclined at an angle to the horizontal. Accordingly is a limitation of the highest pivot angle of the capsule according to the invention 20 'to accommodate the numerous variables mentioned above and a switch is provided that operates within an allowable angle of 401 is safe to operate.

Zwischen dem Futterstück und der Hülse besteht immer ein gewisses Maß an Lockerheit. Dadurch wird ein allzu straffer Sitz vermieden, der ein Bersten des keramischen Materials während des Zusammenbaus zur Folge haben könnte. Diese Lockerheit bringt jedoch die Gefahr mit sich, daß der Betätigungswinkel des Schalterhandgriffes in bezug auf eine horizontale Ebene verändert wird. Wenn der Betätigungsschwenkwinkel des Handgriffes zu groß ist, schlägt natürlich der Handgriff am Ende der Öffnung in der Frontplatte an, bevor der Schalter betätigt wird, und eine Betätigung des Schalters ist dadurch verhindert. Diese lockere Passung zwischen dem Futterstück und der Hülse wird während des Zusammenbaus dieser Teile aufrechterhalten, wird jedoch beseitigt, wenn das Futterstück mit Hilfe einer leichten Einwölbung 39 in der Endwand 12 der Hülse in seine endgültige Einbaulage gelangt, wie dies in der Hinteransicht (Fig. 3) dargestellt ist. Diese Auswölbung paßt in ein kegeliges Loch 40 in der benachbarten Kante des rohrförmigen Futterstückes 25. Diese Auswölbung 39 und das entsprechende kegelige Loch 40 liegen im allgemeinen diametral gegenüber der lagebestimmenden Anordnung, die von der Nut 38 und der Zahnkerbe 37 der Hülse (Fig. 6) gebildet ist. Diese beiden ineinanderpassenden Ausbildungen an dem keramischen Futterstück 25 und der MetaBhülse 11 verhindern im wesentlichen jegliche gegenseitige Bewegung zwischen den beiden Bauteilen, sobald einmal der Schalter zusammengebaut ist.There is always some degree of looseness between the liner and the sleeve. This avoids an overly tight fit, which could result in the ceramic material bursting during assembly. However, this looseness brings with it the risk that the operating angle of the switch handle is changed with respect to a horizontal plane. If the operating pivot angle of the handle is too large, of course, the handle strikes the end of the opening in the front panel before the switch is operated, and operation of the switch is thereby prevented. This loose fit between the liner and the sleeve is maintained during the assembly of these parts, but is eliminated when the liner reaches its final position by means of a slight indentation 39 in the end wall 12 of the sleeve, as shown in the rear view (Fig. 3) is shown. This bulge fits into a tapered hole 40 in the adjacent edge of the tubular liner 25. This bulge 39 and the corresponding tapered hole 40 are generally diametrically opposite the positional arrangement defined by the groove 38 and the toothed notch 37 of the sleeve (Fig. 6 ) is formed. These two interfitting formations on the ceramic liner 25 and the metal sleeve 11 essentially prevent any mutual movement between the two components once the switch is assembled.

Ein entscheidender Faktor, der in zahlreichen Versuchen und durch wiederholtes Ändern der Konstruktion festgestellt wurde, besteht in der Notwendigkeit einer straffen Dichtung zwischen dem keramischen Futterstück 25 und dem Glasfenster 21 der Deckelplatte 13. Der Anschlußstift 20 bildet das eine Anschlußstück des Schalters, während die Metallhülse 11, und die ringförmige, Platte 22 der Deckelplatte 13 das zweite Anschlußstück bilden. Wenn zwischen den einander zugeordneten Flächen des Futterstückes 25 und des Glasfensters 21 keine verläßliche Dichtung vorhanden ist, dringen kleinste Quecksilbertröpfehen in diesen Bereich ein und haben ein unplanmäßiges und unerwünschtes Schließen des Stromkreises zwischen dem abgeflachten Kopf 23 des Anschlußstiftes und dem Metallring 22 der Deckelplatte zur Folge. Die normalen Abmessungstoleranzen für das keramische Futterstück, das Glasfenster und die Metallhülse machen es unwahrscheinlich, daß eine direkte Anlage, des keramischen Futterstückes an der inneren Fläche des Glases und des Metallringes diesen Bereich gegen das Eindringen von Quecksilberdämpfen von hoher Energie abdichtet, die bei der Betätigung des Schalters entstehen. Das keramische Futterstück, das gegen das Glasfenster hin abdichten soll, hängt hinsichtlich des Ab- dichtungsdruckes von den folgenden Abmessungen von Teilen ab: 1. der Tiefe der gezogenen Metallhülse 11, 2. der Höhe des für das Schweißen vorgesehenen Vorsprungs 16 entlang des Randes der Deckelplatte 13 aus Metall, 3. dem beim Schweißen dieses Vorsprungs geschmolzenen Metallvolumen, 4. dem Niveau der inneren Fläche des Glases 21, während es am Metallring22 und der Deckelplatte dichtend angeschmolzen wird, und 5. der Länge des rohrförinigen keranüschen Futterstückes 25. Abweichungen der unter 1, 2 und 3 angeführten Abmessungen können innerhalb vernünftiger Grenzen durch Sorgfalt bei der Herstellung vermieden werden. Die Dimensionen nach 4 und 5 lassen sich ohne Rücksicht auf das Herstellungsverfahren niemals genau einhalten. In bezug auf Punkt 4 ist es unbedingt notwendig, daß die Innenfläche des Glases und des Metallringes 22 sich genau in der gleichen Ebene befinden müssen, wenn ein nicht elastisches keramisches Futterstück mit Sicherheit abdichten soll. Wenn Glas geschmolzen und mit dem Metallring verbunden wird, so bildet sich ein konkaver Meniskus in dem Glas. Dieser Meniskus kann sich an der ebenen Seite des Metallringes ausbilden oder kann knapp vor dieser Lage, auftreten, und dies hängt von den zahlreichen unkontrollierbaren Veränderlichen ab, die bei der Herstellung der Druckdichtung des Glases innerhalb des Metallringes auftreten. Zu diesen unkontrollierbaren Veränderlichen zählen die Feuerraumtemperatur und das Maß der Temperaturänderung im Ofen, die umgebende Atmosphäre im Ofen, die Abmessungen des Glasrohlings, die Dichte und die Teilchengröße des Rohlings, die Größe der öffnung im Metallring und die Dichte und Verteilung des Oxydüberzuges innerhalb der öffnung im Metallring.A decisive factor, which has been found in numerous tests and by repeated design changes, is the need for a tight seal between the ceramic liner 25 and the glass window 21 of the cover plate 13. The terminal pin 20 forms one connection piece of the switch, while the metal sleeve 11, and the annular plate 22 of the cover plate 13 form the second connection piece. If there is no reliable seal between the associated surfaces of the lining piece 25 and the glass window 21, the smallest droplets of mercury penetrate into this area and result in an unplanned and undesired closing of the circuit between the flattened head 23 of the connecting pin and the metal ring 22 of the cover plate . The normal dimensional tolerances for the ceramic liner, the glass window and the metal sleeve make it unlikely that direct contact between the ceramic liner and the inner surface of the glass and the metal ring will seal this area against the ingress of high-energy mercury vapors that occur during actuation of the switch arise. The ceramic lining piece which is intended to seal against the window glass out depends with respect to the sealing off pressure of the following dimensions of parts: 1. the depth of the drawn metal sleeve 11, 2. the height of the provided for the welding projection 16 along the edge of Cover plate 13 made of metal, 3. the volume of metal melted during the welding of this projection, 4. the level of the inner surface of the glass 21 while it is fused to the metal ring22 and the cover plate to form a seal, and 5. the length of the tubular keranüschen lining piece 25 Dimensions listed under 1, 2 and 3 can be avoided within reasonable limits by careful manufacturing. The dimensions according to 4 and 5 can never be precisely adhered to regardless of the manufacturing process. With respect to item 4, it is imperative that the inner surface of the glass and the metal ring 22 be exactly in the same plane if a non-elastic ceramic liner is to provide a reliable seal. When glass is melted and bonded to the metal ring, a concave meniscus is formed in the glass. This meniscus can form on the flat side of the metal ring or can occur just in front of this position, and this depends on the numerous uncontrollable variables which occur in the manufacture of the pressure seal of the glass within the metal ring. These uncontrollable variables include the furnace temperature and the degree of temperature change in the furnace, the surrounding atmosphere in the furnace, the dimensions of the glass blank, the density and particle size of the blank, the size of the opening in the metal ring and the density and distribution of the oxide coating within the opening in the metal ring.

In ähnlicher Weise ist die Länge des rohrfönnigen keramischen Futterstückes (Punkt 5) von folgenden Größen abhängig: 1. chemische Reinheit der keramischen Pulver, 2 Mengenverhältnisse und Eigenschaften der keramischen Zuschlagstoffe, 3. Maß der Temperaturänderungen beim Brennen des keramischen Stoffes, 4. Atmosphäre im Ofen, 5. Lage der Teile in den Brennformen, 6. ursprüngliche Abmessungen der gepreßten Teile 4D vor dem Brennen, 7. Dichte der ungebrannten Teile, 8. Kornstruktur der gebrannten Teile.Similarly, the length of the tubular ceramic lining piece (point 5) depends on the following parameters: 1. chemical purity of the ceramic powder, 2 proportions and properties of the ceramic aggregates, 3. degree of temperature changes when the ceramic material is fired, 4. atmosphere in the Furnace, 5. Position of the parts in the firing molds, 6. Original dimensions of the pressed parts 4D before firing, 7. Density of the unfired parts, 8. Grain structure of the fired parts.

Die obigen technischen Schwierigkeiten, die einer verläßlichen unelastischen Abdichtung zwischen dem keramischen Futterstück 25 und der inneren Fläche der Deckelplatte 13 im Wege stehen, machen die Verwendung einer elastischen ringförmigen Dichtung oder eines Dichtungsringes 43 von besonderer Konstruktion erwünscht, der zwischen diesen Teilen zusammengepreßt ist (Fig. 2 und 4). Das befriedigendste Material, das bisher für einen solchen Dichtungsring 43 zur Verfügung steht, ist Silikongammi, obwohl auch weniger temperaturbeständige Materialien, wie natürlicher Gummi, sich als tragbar erwiesen haben. Der Silikondichtungsring 43 ist etwa 3/4 rum, (0,030 Zoll) dick, und die einander berührenden Teile sind so konstruiert, daß sie bei den Nennwerten sämtlicher Abmessungen den Gummi um 501/o zusammengedrückt halten. Auf diese Weise sind Abweichungen von den Abmessungen der Teile ohne, Beeinträchtigung der Wirksamkeit der Dichtung an der inneren Fläche der Deckelplatte 13 in weiten Grenzen zulässig. Dieser Dichtungsring würde aber in der Nähe des Loches 27 in der Zwischen-#ja-ind 26 zu liegen kommen. Dieser Bereich ist aber beim Betrieb des Schalters unter Vollastbedingungen der intensiven örtlichen Erhitzung ausgesetzt. Gemäß der Erfindung wurde ferner festgestellt, daß ein schmaler vorspringender Rand oder Flansch 44 am Ende des rohrförnügen Futterstückes 25 in äußerst wirksamer Weise den Lichtbogen von hoher Temperatur von dem Silikondichtungsring fernhält. Der Innendurchmesser dieses Flansches 44 ist im wesentlichen gleich dem kleinsten Durchmesser des ringförmigen Futterstückes (Fig. 4). Der Dichtungsring 43 liell eng am Umfang des Flansches 44 an, so daß, wenn die Deckelplatte 13 an dem ausgesparten Flansch 14 des Metallgehäuses angeschweißt wird, der Dichtungsring sich nicht in das Innere der Kammer des Schalters ausdehnen kann, in der das Quecksilber enthalten ist (Fig, 2). Zwischen dem kreisförmigen Ende des Flansches 44 des Futterstückes und dem Glasfenster 21 ist nun ein sehr geringfügiger Luftspalt oder ein Spiel vorhanden, das die Quecksilberkammer von dem Silikondichtungsring trennt, jedoch hat dies keine Beeinträchtigung der elastischen Dichtung zur Folge, wie ausgiebige durchgeführte Prüfungen ergeben haben.The above technical difficulties, which stand in the way of a reliable inelastic seal between the ceramic liner 25 and the inner surface of the cover plate 13 , make the use of a resilient annular seal or a sealing ring 43 of special construction, which is compressed between these parts, desirable (Fig . 2 and 4). The most satisfactory material so far available for such a sealing ring 43 is silicone gummy, although less temperature-resistant materials, such as natural rubber, have also proven to be wearable. The silicone seal ring 43 is approximately 3/4 of a [0.030 inch] thick and the contacting parts are designed to hold the rubber 501 / o compressed for all dimensions nominal. In this way, deviations from the dimensions of the parts without impairing the effectiveness of the seal on the inner surface of the cover plate 13 are permissible within wide limits. This sealing ring would come to lie in the vicinity of the hole 27 in the intermediate # ja-ind 26. However, this area is exposed to intense local heating when the switch is operated under full load conditions. In accordance with the invention, it has also been found that a narrow projecting edge or flange 44 at the end of the tubular chuck 25 is extremely effective in keeping the high temperature arc away from the silicone sealing ring. The inner diameter of this flange 44 is essentially equal to the smallest diameter of the annular chuck (Fig. 4). The sealing ring 43 closely fits the periphery of the flange 44 so that when the cover plate 13 is welded to the recessed flange 14 of the metal housing, the sealing ring cannot expand into the interior of the chamber of the switch which contains the mercury ( Fig, 2). There is now a very slight air gap or play between the circular end of the flange 44 of the lining piece and the glass window 21, which separates the mercury chamber from the silicone sealing ring, but this does not affect the elastic seal, as extensive tests have shown.

Eine weitere Verbesserung, die bei diesem neuen Quecksilber-Drebkapselschalter vorgesehen ist, besteht in einer zusammengesetzten Gasfüllung unter niedrigem Druck. Bei dieser besonderen Konstruktion hat es sich gezeigt, daß die Verwendung einer Gasfüllung aus Wasserstoff allein unter hohem Druck in der Größenordnung von drei oder mehr Atmosphären, wie sie bei den bekannten Kapseln verwendet wird, ungünstig ist. Zwar hat Wasserstoffgas den ausgeprägten Vorteil, daß es die Hitze des Lichtbogens absorbiert und streut. Ein weiterer Vorteil des Wasserstoffs liegt darin, daß er chemisch aktiv ist und mit etwaigen durch den Lichtbogen frei werdenden Verunreinigungen, insbesondere mit Verunreinigungen, die von den Quecksilberinengen aufgenommen werden könnten und die wirksamen Flüssigkeitseigenschaften des Quecksilbers beeinträchtigen könnten, Verbindungen eingeht. Die Energie in einem Lichtbogen wird bestimmt durch den Strom im Lichtbogen und die Spannung zwischen den lichtbogenbildenden Elektroden. Bei jedem Schaltgerät wirken Lichtbogen dann schädlich, wenn das Produkt aus Lichtbogenstrom und Lichtbogenspannung einen kritischen Grenzwert überschreitet. Wasserstoff hat von Natur aus ein hohes dielektrisches Erholungs-oder Regenerationsvermögen. In einem beliebigen Zeitpunkt nach dem Momentanwert Null des Stromes ist dieses Regenerationsvermögen oder diese -kraft bei Wasserstoff um ein Mehrfaches größer als bei anderen gewöhnlichen Gasen. Bei elektrischen Kontakten, die in Wasserstoff getrennt werden, äußert sich diese Wirkung in der Form hoher Lichtbogenspannungen. Mit anderen Worten, das hohe dielektrische Regenerationsvermögen von Wasserstoff erhöht, wenn dieser zwei Kontakte umgibt, die einen elektrischen Stromkreis unterbrechen, die zwischen diesen Kontakten entwickelte Energie. In dem Maße, in dem der Druck des Wasserstoffs steigt, steigt auch das elektrische Regenerationsvermögen und ebenso die Lichtbogenenergie.Another improvement on this new mercury rotary capsule switch is provided, consists of a composite gas filling under low pressure. In this particular construction it has been found that the use of a Gas filling from hydrogen alone under high pressure on the order of three or more atmospheres, as used in the known capsules, unfavorable is. It is true that hydrogen gas has the distinct advantage that it removes the heat from the arc absorbs and scatters. Another advantage of hydrogen is that it is chemically active and with any impurities released by the arc, especially with impurities that are absorbed by the mercury levels and affect the effective fluid properties of mercury could make connections. The energy in an arc is determined by the current in the arc and the voltage between the arc-forming electrodes. In every switching device, arcs are harmful if the product of the arcing current and arc voltage exceeds a critical limit. Has hydrogen inherently high dielectric recovery or regeneration capacity. In This regeneration capacity is at any point in time after the instantaneous value zero of the current or this force in hydrogen is several times greater than in other common ones Gases. In the case of electrical contacts that are separated in hydrogen, it expresses itself this effect in the form of high arc voltages. In other words, the high one dielectric regeneration capacity of hydrogen increases when these two contacts surrounds that interrupt an electrical circuit between these contacts developed energy. As the pressure of the hydrogen rises, it rises also the electrical regeneration capacity and also the arc energy.

Hohe Werte der Lichtbogenenergie sind beim öffnen oder Unterbrechen eines elektrischen Stromkreises durch zwei elektrische Kontakte wünschenswert, da derartig hohe Energiewerte von der Kraftquelle nicht aufrechterhalten werden können und der Lichtbo(yen daher durch seine eigene hohe Energieaufnahme gelöscht wird. Das Gegenteil jedoch gilt beim Schließen oder Herstellen eines elektrischen Stromkreises, insbesondere bei Quecksilberschaltern für den Stromkreis. Hohe Lichtbogenenergiewerte sind unerwünscht, da sie zu einer wiederholten Bildung von Explosionen und Rückprallerscheinungen der Quecksilbereinzelmengen beitragen, bevor der Stromkreis hergestellt ist. Aus diesem Grunde muß Wasserstoff von hohem Druck bei Quecksilberschaltern im Gegensatz zu der bisher bei der Herstellung von Schalterkapseln als gültior anerkannten Theorie als unzweckmäßig betrachtet werden.There are high values of the arc energy when opening or breaking an electrical circuit through two electrical contacts is desirable because such high energy levels cannot be sustained from the power source and the light bo (yen is therefore extinguished by its own high energy consumption. However, the opposite is true when closing or establishing an electrical circuit, especially with mercury switches for the circuit. High arc energy values are undesirable as they lead to repeated explosions and rebound phenomena of the individual quantities of mercury before the circuit is established. the end For this reason, hydrogen must be of high pressure as opposed to mercury switches to the theory previously recognized as valid in the manufacture of switch capsules considered inexpedient.

Bei einem Wechselstromschalter kann ein solches Gerät mit bestem Vorteil betrieben werden, wenn der Stromkreis während jener Zeitpunkte geöffnet bzw. Ge , schlossen wird, wenn die Spannung und der Strom den Nullwert durchlaufen. Dieser Faktor gewinnt insbesondere an Bedeutung, wenn das Schließen des Stromkreises durch Flüssigkeitskontakt, z. B. mittels flüssigen Quecksilbers, erfolgt. Bei einem Stromkreis mit starkem einleitendem Stromstoß, wie er bei der Belastung durch eine Wolframlampe auftritt, ist es unwahrscheinlich, daß die beiden Einzelmengen des flüssigen Quecksilbers in der Nähe einer Spitze der Stromstärkeperiode den Stromkreis schließen, ohne daß eine örtliche Erhitzung auftritt, die zu einer Explosion oder Verdampfung der Stirnflächen der Quecksilbereinzelmengen führt. Eine derartige Explosion unterbricht den elektrischen Stromkreis und macht eine weitere Bewegung der Quecksilbereinzelmengen erforderlich, um eine zweite Schließung des Stromkreises zu ermöglichen. Wenn diese Quecksilbereinzelmengen nur von einer Wasserstoffatmosphäre umgeben sind, wird die von der Explosion bei der ersten Berührung der beiden Quecksilbermengen miteinander herrühende Wärme schnell von dem Wasserstoff gestreut, und das außerordentlich hohe Regenerationsvermögen des Gases gestattet nahezu augenblicklich die Wiederherstellung des vollen Leistungspotentials zwischen den durch die Explosion getrennten Quecksilberinengen. Ein zweites Schließen des Stromkreises durch die Quecksilbereinzelmengen wird daher unter einer Spannung erfolgen, die ebenso groß ist wie beim erstmaligen Schließen, und es ist fast mit Sicherheit mit dem Auftreten einer zweiten Explosion zu rechnen. Es muß hier bemerkt werden, daß diese örtlichen Explosionen von atomarer Geringfügigkeit und von außen nicht beobachtbar sind. In ähnlicher Weise ist das bei derartigen Explosionen verdampfende Quecksilber in dem Kapselaggregat eingeschlossen und kondensiert schnell, so daß kein bleibender Verlust an Füllquecksilber auftritt.In an AC switch such a device can be operated with best advantage when the circuit is opened during that time points or is Ge, closed when the voltage and the current passing through the zero value. This factor becomes particularly important when the closing of the circuit by liquid contact, e.g. B. by means of liquid mercury. In a circuit with a strong initial current surge, such as occurs when a tungsten lamp is exposed to it, it is unlikely that the two individual quantities of liquid mercury near a peak of the current period will complete the circuit without local heating occurring which results in one Explosion or evaporation of the faces of the individual quantities of mercury. Such an explosion interrupts the electrical circuit and requires further movement of the individual quantities of mercury in order to enable the circuit to be closed a second time. If these individual quantities of mercury are only surrounded by a hydrogen atmosphere, the heat resulting from the explosion when the two quantities of mercury first touched one another is quickly dissipated by the hydrogen, and the extremely high regenerative capacity of the gas allows almost instantaneous restoration of the full potential between the two quantities of mercury Explosion of separate mercury quantities. A second closing of the circuit by the individual quantities of mercury will therefore take place under a voltage which is just as great as when it was closed for the first time, and a second explosion can almost certainly be expected. It should be noted here that these local explosions are of atomic insignificance and are not observable from the outside. Similarly, the mercury which evaporates in such explosions is enclosed in the capsule assembly and quickly condenses, so that no permanent loss of filler mercury occurs.

Die obigen Zustände beim Schließen eines Stromkreises können, insbesondere bei hohen Wechselstrombelastungen, dadurch vermieden werden, daß in die Kapsel zusätzlich zu Wasserstoff ein träges Füllgas eingebracht wird, das eine sehr schlechte dielektrische Regenerationseigenschaft aufweist. Sowohl Argon als auch Neon sind derartige Gase. Wenn Argongas verwendet wird, verdampft bei der ersten Explosion der Quecksilbereinzehnengen etwas Quecksilber und trennt die beiden Quecksilbermengen. Das Argongas ionisiert jedoch augenblicklich und hält eine verhältnismäßig niedrige Lichtbogenspannung zwischen den Quecksilbereinzelmengen aufrecht. Wenn dann die Quecksilbereinzelmengen abermals zur Berührung gelangen, gewährleistet die niedrige Lichtbogenspannung zwischen dem Quecksilber ein Schließen unter geringer Energie ohne sekundäre Explosionen. Der wasserstoffgefüllte Schalter setzt üblicherweise die einzelnen Schließvorgänge wiederholt fort, bis zufällig zur Zeit des Schließens des Stromkreises ein Momentanwert nahe bei Null in der Netzspannung auftritt. Das aus Argon und Wasserstoff bestehende Füllgas schaft nahezu diesen Zustand in jedem beliebigen Augenblick des abermaligen Schließens des Stromkreises. Bei wiederholten Prüfungen wurde beobachtet, daß ein geeignetes Mischungsverhältnis zwischen Argon und Wasserstoff in dem Füllgas bei einem Druck von etwa 1,7 at einen kleineren Betätigungswinkel für den Schalterhandgriff erforderlich macht und auch in bedeutend geringerem Maße die Gefahr von Beschädigungen innerhalb der Kapsel infolge wiederholter Lichtbogenbildung bei jedem Schaltvorgang mit sich bringt.The above conditions when a circuit is closed can be avoided, especially in the case of high alternating current loads, in that, in addition to hydrogen, an inert filling gas, which has very poor dielectric regeneration properties, is introduced into the capsule. Both argon and neon are such gases. When argon gas is used, the first explosion of the mercury items vaporizes some of the mercury and separates the two sets of mercury. However, the argon gas ionizes instantaneously and maintains a relatively low arc voltage between the individual quantities of mercury. If the individual quantities of mercury come into contact again, the low arc voltage between the mercury ensures that they close with low energy without secondary explosions. The hydrogen-filled switch usually continues the individual closing processes repeatedly until an instantaneous value close to zero occurs in the mains voltage by chance at the time the circuit is closed. The filling gas, which consists of argon and hydrogen, creates almost this state at any moment when the circuit is closed again. In repeated tests it has been observed that a suitable mixing ratio between argon and hydrogen in the filling gas at a pressure of about 1.7 at requires a smaller operating angle for the switch handle and also, to a significantly lesser extent, the risk of damage within the capsule as a result of repeated arcing with every switching process.

Bei den Entwicklungsarbeiten wurde außerdem die Bedeutung eines »,weichen«, sozusagen unbalancierten Verankerungspunktes für das Quecksilber für die Sicherung einer verläßlichen Schwenkbetätigung des Schalters erkannt. Ein solcher Ankerpunkt kann durch eine Ablagerung einer geringen Silbermenge, z. B. eines Süberanstrichs, oder eines anderen Edelmetalls 45 (Fig. 5) an der Oberfläche der Zwischenwand 26 des Futterstückes hergestellt werden, so daß das Silber mit der benachbarten Quecksilbermenge Amalgam bildet und in der Mitte zwischen den Ruhelagen des Quecksilbers in der Ein- und Ausschaltstellung eine zeitweilige Behinderung für das Quecksilber hergestellt wird, bis das Quecksilber diese Behinderung überwindet und sich unter der nunmehr kräftigeren Einwirkung der Schwerkraft schnell bewegt und zum erforderlichen Zeitpunkt aufholt. Die vom Amalgamierungspunkt und dem Schwerpunkt der Quecksilbereinzelmenge ausgeübten Kräfte können so abgestimmt werden, daß sich zur Erzielung einer einwandfreien und stabilen Größe des Betätigungswinkels beim Schwenken der Kapsel zwischen der Ein- und Ausschaltstellung eine optimale Einwirkung der Schwerkraft auf das Quecksilber ergibt. Es ist offensichtlich, daß, wenn der Verankerungspunkt sehr groß und sehr kräftig hergestellt ist, die Verankerungskräfte die Schwerkräfte auf die Quecksilbereinzehnenge vollständig übertreffen und bei einer Drehung des Schalters keine Betätigung desselben erfolgen würde.During the development work, the importance of a "soft", so to speak unbalanced anchoring point for the mercury for ensuring reliable pivoting of the switch was recognized. Such an anchor point can be created by the deposition of a small amount of silver, e.g. B. a Süberpaints, or another noble metal 45 (Fig. 5) on the surface of the partition 26 of the lining piece, so that the silver forms amalgam with the adjacent amount of mercury and in the middle between the resting positions of the mercury in the one and Off position a temporary obstruction for the mercury is produced until the mercury overcomes this obstruction and moves quickly under the now more powerful action of gravity and catches up at the required time. The forces exerted by the amalgamation point and the center of gravity of the individual mercury quantity can be coordinated in such a way that an optimal effect of gravity on the mercury results when the capsule is pivoted between the on and off position in order to achieve a correct and stable size of the actuation angle. It is obvious that if the anchoring point is made very large and very strong, the anchoring forces completely exceed the gravitational forces on the mercury income and no actuation of the switch would occur if the switch were turned.

Ein weiteres Merkmal dieser neuen Kapsel besteht in der Verminderung der auf die Quecksilbereinzelmengen wirkenden Reibungskräfte. Es ist erwünscht, daß das Quecksilber frei beweglich und so bemessen sein soll, daß es unter dem geringsten Aufwand an äußerer Energie für die Winkelbewegung des Schalterhandgriffes bequem bewegbar ist. Die Reibungs- oder Adhäsionskräfte des Quecksilbers an dem keramischen FutterstÜck und der Metallhülse können vermindert werden, wenn die Berührungsfläche zwischen dem Quecksilber und diesen Teilen vermindert wird. Dies wird in an sich bekannter Weise durch Aufrauhen der Teile erreicht. Im Falle eines keramischen Futterstückes kann diese Oberflächenrauheit leicht durch Herstellung des Teiles aus groben keramischen Pulvern, erzielt werden. Die Metallteile. wiederum können durch Behandlung im Sandstrahlgebläse oder auf chemischem Wege durch Ätzen aufgerauht werden. Die Quecksilbereinzelmengen haben im reinen Zustand eine hohe Oberflächenspannung, die verhindert, daß das flüssige Quecksilber eine unregelmäßige Fläche annimmt, die dem benachbarten Metall oder keramischen Stoff entspricht. Mit anderen Worten, das Quecksilber ruht glattflächig nur an den Spitzen der Aufrauhungen der es tragenden Teile. Die Berührungsflächen zwischen dem Quecksilber und den es tragenden Teilen ist daher gegenüber dem Zustand, bei dem die letzteren eine glasglatte Oberfläche haben, wesentlich vermindert.Another feature of this new capsule is the diminution the frictional forces acting on the individual quantities of mercury. It is desirable that the mercury should be freely movable and so dimensioned that it should be below the slightest Expenditure of external energy for the angular movement of the switch handle comfortably is movable. The frictional or adhesive forces of the mercury on the ceramic Chuck and the metal sleeve can be reduced when the contact surface between the mercury and these parts is decreased. This will be in itself known way achieved by roughening the parts. In the case of a ceramic lining piece can this surface roughness easily by making the part from coarse ceramic Powders. The metal parts. in turn, by treatment in a sandblasting blower or chemically roughened by etching. The individual quantities of mercury have a high surface tension in the pure state, which prevents the liquid Mercury assumes an irregular surface that is adjacent to the metal or ceramic substance. In other words, the mercury rests flat only at the tips of the roughening of the parts carrying it. The contact surfaces between the mercury and the parts carrying it is therefore opposite to the state in which the latter have a smooth glass surface, significantly reduced.

Die Auswirkung geht deutlich aus dem Diagramm nach Fig. 11 hervor, wo die Quecksilberfüllung in Gramm als Abszisse und der Winkel zwischen den äußersten Ein- und Ausschaltstellungen als Ordinate dargestellt ist. Die Kurve 1 entspricht einer Konstruktion mit glatter Hülse. Der vom Schalterhandgriff zurückzulegende Winkel ist für einen gegebenen Füllungsgrad mit Quecksilber bedeutend größer als, im Falle der Kurve 11, die für eine im Sandstrahlgebläse aufgerauhte Hülse gilt. Es ist klar zu ersehen, daß der von der Ein- und Ausschaltstellung der Kapsel eingeschlossene Winkel von einem Tiefstwert von 221 bei der glatten Fläche auf 15' bei der rauhen, im Sandstrahlgebläse behandelten Fläche vermindert ist. Bei der Ermittlung der beiden Kurven wurden keinerlei sonstige Änderungen vorgenommen. Es handelt sich sogar in beiden Fällen um die gleichen Teile und die gleichen Bedingungen. Aus dem Diagramm ist auch ersichtlich, daß die Quecksilberfüllung direkt von der Größe und der Lage des Speichers 28 abhängt, wie dies bereits erwähnt wurde. Bei den niedrigeren Füllungen nach Kurve 1 und II wird der Speicher gar nicht benutzt, und das Quecksilber fließt lediglich in das Durchgangsloch 27 ein bzw. aus diesem heraus. Bei einer Füllung von ungefähr 3,1 g wird der Speicher am vorteilhaftesten ausgenutzt, da das in ihm enthaltene Quecksilber gerade im Augenblick des Schließens des Stromkreises in die Durchgangsöffnung entleert wird bzw. umgekehrt beim Unterbrechen des Stromkreises aus dieser entnommen wird. Bei höheren Füllungen, oberhalb von 3,3 g, ist der Speicher nicht mehr vorteilhaft. Die Quecksilbermenge ist dann so groß, daß sie in den Speicher bereits einströmt, bevor der Stromkreis unterbrochen wird. Bei den höheren Füllungen bleibt der Speicher während des normalen Verschwenkens der Kapsel gefüllt und hat keinen Einfluß auf eine Verringerung des Differenzwinkels oder Betätigungswinkels des Schalterhandgriffes. Eine derartige Untersuchung, wie sie durch dieses Diagramm veranschaulicht ist, ist bei der Entwicklung zweckmäßiger Betätigungswinkel für einen Quecksilberschalter mit geringster Quecksilberfüllung von großem Nutzen.The effect is clearly evident from the diagram according to FIG. 11 , where the mercury filling in grams is shown as the abscissa and the angle between the extreme on and off positions is shown as the ordinate. Curve 1 corresponds to a design with a smooth sleeve. The angle to be covered by the switch handle is, for a given degree of filling with mercury, significantly greater than in the case of curve 11, which applies to a sleeve roughened in the sandblasting blower. It is clearly understood that the area enclosed by the inlet and open position of the capsule angle from a low of 221 at the smooth surface 15 'at the rough, treated in the sand blasting area is reduced. No other changes were made when determining the two curves. In fact, the same parts and the same conditions are involved in both cases. It can also be seen from the diagram that the mercury filling depends directly on the size and location of the reservoir 28, as has already been mentioned. In the case of the lower fillings according to curve 1 and II, the reservoir is not used at all, and the mercury merely flows into and out of the through hole 27 . With a filling of about 3.1 g , the memory is used most advantageously, since the mercury it contains is emptied into the passage opening at the moment the circuit is closed or, conversely, is removed from it when the circuit is interrupted. With higher fillings, above 3.3 g, the memory is no longer advantageous. The amount of mercury is then so great that it already flows into the memory before the circuit is interrupted. With the higher fillings, the memory remains full during normal pivoting of the capsule and has no effect on a reduction in the differential angle or the operating angle of the switch handle. Such an investigation, as illustrated by this diagram, is of great use in developing convenient operating angles for a mercury switch with the lowest mercury filling.

Schalter der vorstehend erläuterten Art können mittels automatischer Maschinen leicht in Serie hergestellt und zusammengebaut werden.Switches of the type explained above can be used by means of automatic Machines can easily be mass-produced and assembled.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Mercury rotary capsule switch with an insulating material partition in a metallic housing, which divides the mercury into two parts in the "off" position and unites it through an opening in the "on" position, thereby keeping the Switching angle still has at least one cavity serving as a memory, which releases part of the mercury when switched on or absorbs part of the mercury when switched off, characterized in that the lower edge of the preferably elongated cavity (28) with the central axes of the rotary capsule (10) and the through opening (27) lies in a plane which essentially corresponds to the mercury surface in the switched-on position (FIG. 6) , and that the walls of the mercury space have a rough surface in a manner known per se.

2. mercury switch according to claim 1, characterized in that the switch is filled with a mixed gas of relatively low pressure, the hydrogen and an inert gas with inherently poor dielectric regeneration capacity, for. B. argon contains. 3. mercury switch according to claim 1 or 2, characterized in that close to the through opening (27) under the mercury surface on the intermediate wall (25, 26) a noble metal layer, for. B. a silver paint is applied, which after the automatic formation of a solid amalgam layer (45) temporarily hampers the mercury when switching due to its greater adhesive force, so that the force of gravity can act more vigorously immediately afterwards. 4. Mercury switch according to spoke 1 to 3 with a housing which has a cylindrical MetaRmantel (11) forming a connection piece, a cover plate (13) connected hermetically to the metal jacket and a second connection piece (20) which protrudes into the housing and is electrically insulated therefrom, characterized in that the partition (26) is part of a cylindrical lining piece (25) made of ceramic material which fits tightly into the metal jacket (11) and carries the transverse partition (26) in the middle. 5. mercury switch according to claim 4, wherein the cover plate is equipped with a window made of insulating material, through the center of which the second connecting piece passes, characterized in that between one end of the cylindrical lining piece (25) and the insulation (21) of the connecting piece ( 20) a seal (43) is provided which creates a tight seal between the insulating window (21) and the lining piece (25) on the inner surface of the cover (13). 6. Mercury switch according to claim 4 or 5, characterized in that the end of the lining piece (25 ) in contact with the seal (43) on the inner surface of the lining piece has a projecting annular edge (44) around which an elastic sealing ring ( 43) of highly heat-resistant material running around, which is compressed between the lining piece (25) and the insulation (21) of the connecting piece (20) and protected by the protruding edge (44) against the high temperature arc that is caused when the circuit is closed by the two partial quantities of mercury (29, 30) arises. 7. mercury switch according to claim 6, characterized in that the sealing ring (43) is a thin, ene, around the edge (44) matching silicone ring. 8. Mercury switch according to one of claims 1 to 7, characterized in that the connecting piece (20) passing through the insulating window (21) of the cover plate has an inner end widened to a circular disc (23) which is flat on the inner surface of the window (21) is applied. Documents considered: German Patent No. 738 069; USA. Patent Nos. 1,144,973, 2 101093, 2269690, 2575318, 2830160.