DE1226185B

DE1226185B - Mercury switch for multiple interruptions

Info

Publication number: DE1226185B
Application number: DES94039A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Appel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1964-11-05
Filing date: 1964-11-05
Publication date: 1966-10-06

Description

Quecksilberschalter für Mehrfachunterbrechung Die Erfindung bezieht sich auf einen Quecksilberschalter für Mehrfachunterbrechung, insbesondere für hohe Spannungen und Ströme, der aus mehreren hintereinandergeschalteten und/oder aus parallelgeschalteten Einzelelementen zusammengesetzt ist, welche aus je zwei membranartig ausgebildeten Schalen und einem dazwischenliegenden Trennkörper aus lichtbogenfestem Isolierstoff mit zumindest einer Durchbrechung bestehen, durch welche das Quecksilber zur Herstellung eines Kontaktes bei Druck auf zumindest eine der Schalen gedrückt wird. Ein derartiger Schalter mit in Reihe geschalteten Einzelelementen ist kürzlich von dem Erfinder vorgeschlagen worden. Dabei sind die benachbarten, leitenden Membranen durch Druckstücke miteinander verbunden und Zwischenräume zwischen den Einzelelementen vorgesehen. Der ganze Schalter wird bei Zuführung eines Betätigungsdruckes auf die äußeren Enden harmonikaartig zusammengepreßt.Mercury switch for multiple interruptions The invention relates to a mercury switch for multiple interruptions, in particular for high voltages and currents, which is composed of several individual elements connected in series and / or in parallel, each consisting of two membrane-like shells and an intermediate separating body made of arc-proof insulating material with at least one There are breakthroughs through which the mercury is pressed to establish contact when pressure is applied to at least one of the shells. Such a switch with individual elements connected in series has recently been proposed by the inventor. The adjacent, conductive membranes are connected to one another by pressure pieces and spaces are provided between the individual elements. The entire switch is pressed together like a harmonica when an actuating pressure is applied to the outer ends.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalter dieser Art für hohe Schaltleistungen derart weiterzubilden, daß er eine starre Baueinheit bildet, die einfach durch Druckluft betätigbar ist. Das wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der auf die Membranen wirkende Kraftimpuls durch Druckluft oder -gas erfolgt und die starr verbundenen Einzelelemente an ihren zusammengeschalteten Enden ortsfeste Strombrücken und mindestens an den Enden der Baueinheit starre Kammern für die Aufnahme der Membranen und der Druckluftzuführungen aufweisen. Vorzugsweise sind die Meinbranen so vorgeformt, daß sie in kürzlich vorgeschlagener Weise nach einem Kraftimpuls in der jeweiligen Stellung verbleiben. Durch das vollständige Fehlen bewegter, dem Verschleiß ausgesetzter Teile bedarf ein solcher Schalter keiner Wartung und Schmierung. Da als Kontaktmaterial Quecksilber unter Schutzgasfüllung Verwendung findet, haben die Kontakte praktisch keinen übergangswiderstand, keinen Abbrand oder Abrieb, so daß auch keine Verschmutzung auftreten kann. Ein solcher Schalter hat also eine sehr lange Lebensdauer. Außerdem ist er völlig temperaturempfindlich.The invention is based on the object of a switch of this type to be further developed for high switching capacities in such a way that it forms a rigid structural unit, which can be easily operated by compressed air. This is done according to the invention achieved that the force impulse acting on the membranes by compressed air or gas takes place and the rigidly connected individual elements at their interconnected ends stationary power bridges and at least at the ends of the structural unit rigid chambers for receiving the membranes and the compressed air supplies. Preferably The Meinbranen are pre-shaped to follow the recently proposed a force impulse remain in the respective position. Through the full If there are no moving parts exposed to wear and tear, such a switch is unnecessary Maintenance and lubrication. Since the contact material is mercury with a protective gas filling Is used, the contacts have practically no contact resistance, none Burn-off or abrasion, so that no contamination can occur. Such a The switch therefore has a very long service life. It is also completely sensitive to temperature.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels.Further details and features of the invention emerge from the following description of an embodiment shown in the drawing.

Die Zeichnung zeigt einen Quecksilberschalter in Stapelform im Prinzip.The drawing shows a mercury switch in stack form in principle.

Der Schalter besteht aus drei übereinander angeordneten Schaltelementen 1, 2 und 3. Jedes Schaltelement 1 bis 3 besteht aus je zwei membranartig ausgebildeten Schalen 4 und 5 und einem dazwischenliegenden Trennkörper 6 aus Isolierstoff. Die beiden durch die Membranen 4 und 5 abgeschlossenen Räume 7 und 8 stehen durch eine Steigleitung 9 miteinander in Verbindung. Letztere ist mit einer Buchse 10 aus feuerfestem Material ausgekleidet. Am oberen und unteren Ende der Steigleitung sind Kontakte 11 und 12, vorzugsweise in Ringform angeordnet. Im unteren Raum 8 befindet sich das als Schaltmittel dienende Quecksilber 13. Wird auf die untere Membran 5 eines solchen Schaltelementes gedrückt, so steigt das Quecksilber 13 in dem Steigrohr 9 hoch und verbindet die Kontakte 11 und 12 miteinander. An Stromzuführungen 14 und 16 ist die zu schaltende Spannung angeschlossen. Wie die Zeichnung zeigt, sind die Kontakte der Schaltelemente 1, 2 und 3 durch Brücken 15 hintereinandergeschaltet.The switch consists of three stacked switching elements 1, 2 and 3. Each switching element 1 to 3 consists of two membrane-like shells 4 and 5 and an intermediate separating body 6 made of insulating material. The two spaces 7 and 8 closed by the membranes 4 and 5 are connected to one another by a riser 9 . The latter is lined with a bush 10 made of refractory material. At the upper and lower ends of the riser, contacts 11 and 12 are arranged, preferably in a ring shape. In the lower space 8 is the mercury 13 serving as switching means. If the lower membrane 5 of such a switching element is pressed, the mercury 13 rises in the riser 9 and connects the contacts 11 and 12 with one another. The voltage to be switched is connected to power supply lines 14 and 16. As the drawing shows, the contacts of the switching elements 1, 2 and 3 are connected in series by bridges 15 .

Um die Betätigung der Schaltelemente-1 bis 3 zu ermöglichen, sind an den Außenseiten der Meinbrauen 4 und 5 Kammern 17 bzw. 18 vorgesehen, die mit je einem Anschluß für Druckluft- oder Druckgasleitungen versehen sind. Die Leitungen 19 und 20 werden über ein Ventil 21, dem über eine Anschlußleitung 22 Druckluft oder Druckgas zugeführt wird, gesteuert. Das Ventil 21 ist in einem Sockel 23 des Schalters angeordnet. Mit 24 ist ein Betätigungsorgan für das Ventil 21 angedeutet.In order to enable the actuation of the switching elements 1 to 3 , chambers 17 and 18 , respectively, are provided on the outer sides of the myebrows 4 and 5 , each of which is provided with a connection for compressed air or compressed gas lines. The lines 19 and 20 are controlled via a valve 21 to which compressed air or compressed gas is supplied via a connection line 22. The valve 21 is arranged in a base 23 of the switch. With an actuator for the valve 21 is indicated.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Einzelelemente 1, 2 und 3 in Stapelform angeordnet. Diese Anordnung bedingt, daß in bereits vorgeschlagener Weise die untere Membran 5 als Arbeitsmembran und die obere Membran 4 zum Druckausgleich dient. Vorzugsweise sind die Membranen so vorgespannt, daß sie nach einem Kraftimpuls in der jeweiligen Stellung verbleiben.In the embodiment shown in the drawing, the individual elements 1, 2 and 3 are arranged in a stack. This arrangement requires that the lower membrane 5 is used as a working membrane and the upper membrane 4 is used for pressure equalization in the manner already proposed. The membranes are preferably pretensioned in such a way that they remain in the respective position after a force pulse.

Zum Einschalten wird der Schalter 24 betätigt, der über dag Ventil 21 die Druckluft in die Leitung 20 steigen läßt. Die untere Kammer 18 der Elemente 1, 2 und 3 wird durch den Einschaltluftstoß beaufschlagt und beult die Membran 5 nach oben. Durch die Verdrängung des Quecksilbers 13 wird dieses in der Steigröhre 10 hochgedrückt, so daß der obere Kontaktring 11 mit dem unteren, 12, leitend verbunden ist. Durch die Koraprimierung des Schutzgases wird die obere Ausgleichsmembran 4 nach oben in die obere Druckluftkammer ausgebeult. Durch die Steifigkeit der Membranen bleiben sie in der - eingestellten Lage, so daß die Druckluft ohne .Änderung der Kontaktverhältnisse wieder entweichen kann. Zum Ausschalten wird die Leitung 19 unter Druck gesetzt, so daß der Luftstoß in die obere Kammer 17 erfolgt. Die Membran 4 wird nach unten gedrückt, komprimiert das Schutzgas und drückt,die. OuQcksilbersäee.nach unten, so daß die Arbeitsmemb r-äii 5 -sich ruckartig wieder nach unten ausbeult. Durch entsprechende Dimensionierung der Steigrohre und-Arbeitsräume kann eine hohe Sinkgeschwindigkeit des Quecksilbers und damit eine schnelle Kontaktöffnung erreicht werden. Die relative Öffnungsgeschwindigkeit ist durch die Hintereinanderschaltung mehrerer Schaltelemente entsprechend vergrößert. Da eine relativ geringe Hubarbeit zu leisten ist, können die Druckluft-Zuführungsleitungen aus Kunststoffrohren bestehen, so daß diesbezüglich keine Isolationsschwierigkeiten bestehen.To switch on, the switch 24 is actuated, which allows the compressed air to rise into the line 20 via the valve 21. The lower chamber 18 of the elements 1, 2 and 3 is acted upon by the switch-on air blast and bulges the membrane 5 upwards. The displacement of the mercury 13 pushes it up in the riser tube 10 so that the upper contact ring 11 is conductively connected to the lower contact ring 12. The corapression of the protective gas causes the upper compensating membrane 4 to bulge upwards into the upper compressed air chamber. By the stiffness of the membranes they stay in the - set position, so that the compressed air can escape without .Modification the contact conditions. To switch off the line 19 is pressurized so that the air blast into the upper chamber 17 takes place. The membrane 4 is pressed down, compresses the protective gas and presses the. OuQcksilbersäee.downwards, so that the working membrane r-äii 5 - bulges suddenly downwards again. By appropriately dimensioning the riser pipes and working spaces, a high sinking speed of the mercury and thus quick contact opening can be achieved. The relative opening speed is increased accordingly by connecting several switching elements in series. Since there is relatively little lifting work to be done, the compressed air supply lines can consist of plastic pipes, so that there are no insulation difficulties in this regard.

. Bei entsprechender Dimensionierung der Füllmenge des Quecksilbers und Schutzgases kann bei Stapelung der einzelnen Schaltelemente eine wesentliche Vereinfachung dadurch vorgenommen werden, daß die Arbeitsmembran des darüberliegenden Schaltelementes von der Ausgleichmembran des darunterliegenden Schaltelementes unmittelbar betätigt wird. Damit entfallen die entsprechenden Druckluftkammern und Druckluftzuleitungen zu den dazwischen angeordneten Membranen. Es braucht daher nur die Arbeitsmembran des untersten Schaltelementes beim Einschalten mit Druckluft beaufschlagt zu werden. Dadurch werden alle darüberliegenden Elemente gesteuert. Die Ausschaltung erfolgt dann durch Beaufschlagung der Ausgleichsmembran4 des obersten Elementes. Mit 25 und 26 sind Trennlinien, z.B. Klebstellen, angedeutet. Bei Jer zuvor beschriebenen Ausführung sind die zwischen den-Trennlinien25 und 26 liegenden Teile entfernt. . With appropriate dimensioning of the filling quantity of the mercury and protective gas, a substantial simplification can be made when stacking the individual switching elements in that the working diaphragm of the switching element above is actuated directly by the compensating diaphragm of the switching element below. This eliminates the need for the corresponding compressed air chambers and compressed air supply lines to the membranes arranged in between. It therefore only needs the working diaphragm of the lowest switching element to be acted upon with compressed air when switching on. This controls all elements above. The switch-off then takes place by acting on the compensating membrane4 of the uppermost element. With 25 and 26 dividing lines, for example glue points, are indicated. In the embodiment described above, the parts lying between the dividing lines 25 and 26 have been removed.

Die einzelnen Elemente1,2 und 3 können auch nebeneinander angeordnet sein.The individual elements 1 , 2 and 3 can also be arranged next to one another.

Claims

Claims: 1. Mercury switch for multiple interruptions, especially for high voltages and currents, made up of several series and / or parallel switches. Individual elements is composed, which membrane-like formed of two shells and an intermediate separating body is made of an arc-resistant insulating material with at least one perforation made through which the mercury for making contact with pressure at least one of the shells is pressed, d a d u rch g e -kennzeichnet that the gas is carried out on the membranes (4, 5) Kraftünpuls acting by compressed air or and rigidly connected individual elements (6) fixed at their commonly connected ends of current bridges (15) and at least at the ends of the assembly - rigid chambers (17, 18 ) for receiving the mybands and the compressed air supplies (19, 20).

In that the membranes (4, 5) are biased in already proposed such a way that they remain 2. Mercury switch according to claim 1, characterized by a force pulse in the JE weiligen position. 3. Mercury switch according to claim 1 and 2, characterized in that when switching elements are arranged one above the other, a working diaphragm (5) of the element above is directly in operative connection with a compensating diaphragm (4) of the switching element below, whereby compressed air supplies are superfluous for the rigid connection points of the individual elements, and that the arrangement can only be actuated by pressure on its end membranes. 4. mercury switch according to claim 1 to 3, characterized in that the opening in the insulating material separating body (6) is designed as a riser pipe (9) . 5. mercury switch according to claim 4, characterized in that the riser pipe (9) is provided in a known manner with a socket (10) made of fire-proof material. 6. mercury switch according to claim 5, characterized in that a contact ring (11, 12) with power connections (14 to 16) is provided at the upper and lower end of the socket (10). 7. mercury switch according to claim 1 or the following, characterized in that the individual elements (6) of the structural unit are arranged side by side. Older patents considered: German patents No. 1 201452, 1206 986.