DE1229618B - Schaltrelais mit elektrisch leitenden Fluessigkeits-Kontaktflaechen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

HOIh

Deutsche KL: 21c-33/02

F40583VIIId/21c
26. August 1963
!.Dezember 1966

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Schaltrelais mit einer allseitig geschlossenen Umhüllung und innerhalb derselben mindestens zwei Kontakten, von denen wenigstens einer gegenüber dem anderen hin- und herbewegbar ist, und zwei voneinander isolierten Schichten aus elektrisch leitender Flüssigkeit mit starker Oberflächenspannung, wie Quecksilber od. dgl., deren jede mit einem benetzbaren Kontakt in Verbindung steht, und mit einem magnetisch betätigbaren Kontakt. Solche Schaltrelais werden ganz allgemein zum Schließen und Öffnen elektrischer Stromkreise verwendet. Die Arbeitsweise solcher Flüssigkeitskontakt-Relais spielt sich im wesentlichen dadurch ab, daß der oder die beweglichen Kontakte derart bewegt werden, daß ein elektrischer Stromkreis geschlossen oder unterbrochen und dabei Quecksilber oder eine andere passende Kontaktflüssigkeit in Schließstellung zwischen den Kontakten festgehalten wird, während eine Trennung der Kontakte das Abreißen des elektrischen Stromflusses durch die Kontaktflüssigkeit zur Folge hat.

Die üblichen Quecksilberrelais verwenden eine Ausbauchung der Röhre als Sammelbehälter für das Quecksilber, wobei durch verschiedene Anordnungen dafür Sorge getragen wird, daß Quecksilber zwischen den Kontakten durch Nachfüllung von dieser Ausbauchung aus stehenbleibt. Beispielsweise kann auch die Kapillarwirkung ausgenutzt werden. Derartige Schaltrelais haben den Nachteil, daß eine völlige Lagen-Unempfindlichkeit nicht gewährleistet ist.

Bei jedem von einer entsprechenden Umhüllung umschlossenen Flüssigkeitskontaktschalter steht die Gesamtinnenfläche dieser Umhüllung zur »leitenden oder benetzten Fläche« in einem gewissen Verhältnis, wobei der Ausdruck »leitende oder benetzte Fläche« die Fläche bedeutet, welche von einer Quecksilberschicht bedeckt ist oder in Quecksilber eintaucht, gleichgültig ob alle Teile dieser Fläche tatsächlich von Quecksilber benetzbar sind. Derartige Flächen können elektrisch leitend oder auch nichtleitend sein, wobei dies von dem Aufbau des Schalters abhängt. Sie sind normalerweise in Quecksilber untergetaucht und nicht dazu bestimmt, bei geöffneter Stellung des Schalters zwischen den Schaltstellen eine Isolierung zu bilden. Bei bisher bekannten derartigen Schaltern war dieses Verhältnis recht groß, d. h. wesentlich größer als 1.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einerseits die Lagen-Unempfindlichkeit solcher Schaltrelais sicherzustellen und andererseits das vorgenannte Flächenverhältnis wesentlich zu verringern, nämlich etwa auf 1 zu reduzieren und so eine mög-Schaltrelais mit elektrisch leitenden Flüssigkeits-Kontaktflächen

Anmelder:

Fifth Dimension, Inc., Princeton, N. J. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. Dipl. oec. publ. D. Lewinsky,
Patentanwalt, München, Agnes-Bernauer-Str. 202

Als Erfinder benannt:

Erwin Donath, Princeton, N. J. (V. St. A.)

liehst kleine unbenetzte Fläche zu erzielen, daher aber eine Flüssigkeitsschicht auf den Schaltkontakten über möglichst lange Zeitabschnitte aufrechtzuerhalten.

Dieser vielseitigen Aufgabenstellung genügt das hier vorgeschlagene Schaltrelais der eingangs genannten Art vor allem dadurch, daß erfindungsgemäß die benetzbare Innenfläche der als eine Elektrode dienenden Umhüllung mit Ausnahme einer oder zweier ringförmiger, nicht benetzbarer Isolierungen, welche die in die Umhüllung eingeführte Elektrode gegen erstere isolieren, von der leitenden Flüssigkeit vollkommen in Form eines Filmes bedeckt ist und daß eine magnetisch steuerbare Elektrode entweder als auf dem Film der Umhüllung schwimmender Schieber mit benetzbarem Kopfteil und nicht benetzbaren Flanken vorgesehen ist, der bei Kontaktgabe mit dem benetzbaren Kopf der ortsfesten Elektrode die Filme der Umhüllung und der ortsfesten Elektrode in Verbindung bringt, oder als ganz benetzbare, gegen die Umhüllung auslenkbare Magnetzunge. Auf Grund dieser Ausbildung arbeitet ein solches Schaltrelais praktisch schlagfrei und ohne Widerstand an den Kontakten. Das Schaltrelais verarbeitet Starkströme ohne Geräusch und zerstört keineswegs die Wellenform beim Schalten. Beim Ein- und Ausschalten eines Gleichstromes werden innerhalb der Grenzen visueller Beobachtung der Wellenform in einem

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Oszillographen vollkommen quadratische Stromwellen erzeugt. Somit ist erfindungsgemäß ein äußerst empfindliches Schaltrelais geschaffen, welches sich selbst blockiert und trotzdem äußerst unempfindlich gegenüber Beschleunigungskräften ist. Hierbei lassen sich erfahrungsgemäß über viele Monate ohne sichtbaren Verschleiß ständig 60 Schaltungen pro Sekunde durchführen. Ein derartiges Schaltrelais besitzt daher bei kontinuierlichem Schaltvorgang eine extrem lange Lebensdauer ohne merkbaren Verschleiß, wobei seine Abmessungen äußerst klein gehalten werden können und es starke Ströme aufnehmen bzw. Trockenströme verarbeiten kann. Es spricht sehr leicht an, arbeitet jedoch schlagfrei und geräuschlos und ist praktisch unempfindlich gegenüber Stoß und Erschütterung.

Die hier vorgeschlagenen Schaltrelais können doppel- oder einseitig ausgebildet werden, d. h. als Zug- und Druckschalter oder als einpoliger Schalter. Bei einem zweiseitigen Relais gibt es einen Mechanismus, um einen Kontakt in jeder der beiden Schaltlagen aufrechtzuerhalten, da das Relais gegenüber einer Mittellinie symmetrisch sein kann. Bei einem einpoligenn Schalter, welcher lediglich einen beweglichen und einen ortsfesten Kontakt besitzt, wobei der erstere als Schieber ausgebildet ist, kann eine Rückverbindung angeordnet werden, um den Schieber bei geöffnetem Kontakt auf einer freien Quecksilberfläche zurückzuhalten, welche lediglich in diesem Zustand ausgebildet ist. In Schließstellung des Schalters hält die Oberflächenspannung an den Kontakten diese geschlossen, so daß ein zweiseitiger Schalter sich in jedem Zustande selbst blockiert, während ein einpoliger Schalter sich nur in Schließstellung blockiert. Vorzugsweise kann ein weiterer Mechanismus vorgesehen werden, um zu gewährleisten, daß ein einpoliger Schalter sich in Oflenstellung selbst blockiert, zu welchem Zweck eine freie Flü'ssigkeitsfläche vorgesehen ist.

Wenn sich in einem Quecksilberschalter zwei Kontakte trennen, wird das Quecksilber zwischen den Kontakten fortgezogen, bis die Unterbrechung eintritt. Im Unterbrechungsmoment spritzen kleine Tröpfchen von Quecksilber nach allen Seiten geradlinig auseinander. Wenn zwischen dem Unterbrechungspunkt und einer unbenetzbaren Isolierfläche, welche zur Isolierung zwischen den Kontakten in geöffneter Stellung erforderlich ist, kein Hindernis vorhanden ist, kann das Quecksilber eine derartige Fläche erreichen. Daher werden erfindungsgemäß die Kontakte gegenüber der Isolierfläche derart angeordnet, bzw. die innere Raumgestaltung des Schalters ist derart ausgebildet, daß ein freier linearer Weg zwischen dem Unterbrechungspunkt und der Isolierfläche besteht. Alle derartigen freien Wege können auf Quecksilberschichten enden, so daß Quecksilber, welches durch Bruch einer Quecksilbersäule auseinanderspritzt, direkt und ohne daß ein anderer Mechanismus dafür benötigt wird, von einer Quecksilberschicht wieder aufgefangen wird.

In der Zeichnung sind Schaltrelais der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Art in mehreren beispielsweise gewählten Ausführungsformen schematisch veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schaltrelais,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine etwas abgewandelte Ausführung,

Fig. 3 einen Schnitt durch einen NachfüÜkanal/ wie er in Verbindung mit der Ausführung nach F i g. 1 Verwendung findet,
Fig. 4 zwei einander gegenüberliegende Kontakte in stark vergrößertem Maßstab als Ausschnitt aus der Anordnung nach F i g. 1, wobei insbesondere ein Nachfüllkanal dargestellt ist,

Fig. 5 einen Schnitt durch ein Schwingrelais, welches die einzelnen Aufbaumerkmale aus F i g. 2 verwendet, und

F i g. 6 bis 8 einzelne Schaltstellungen einer einpoligen Ausführung des Schalters oder Relais nach Fig. 1, und zwar Fig. 6 in geöffnetem Zustande, F i g. 7 in Zwischenlage und F i g. 8 in geschlossenem Zustand.

Der in der Zeichnung dargestellte erfindungsgemäße Schalter besitzt eine metallische Umhüllung 10, welche an ihrer Innenfläche benetzbar ist und im allgemeinen die Form eines Rohrs 11 mit beider-

ao seits offenen Enden 12 und 13 besitzt. Für den Anschluß des Schalters an den betreffenden Stromkreis bildet die Umhüllung 10, die beispielsweise aus Platin hergestellt ist, den einen Kontakt oder Elektrode des Schalters. Die an sich offenen Enden 12 und 13 sind durch nicht benetzbare Isolierringe 14 und 15 abgedichtet, durch welche axial rundnasige benetzbare Metallkontakte 16 und 17 hindurchgeführt sind. Letztere können kreisrunden Querschnitt haben, und die Isolierringe 14,15, welche vorzugsweise aus Glas bestehen, bilden eine Dichtung zwischen den Metallkontakten 16, 17 und den offenen Enden 12, 13 des Rohrs 11. Die Oberfläche der Isolierringe 14, 15 innerhalb der Umhüllung 10 ist gegenüber der gesamten Innenfläche des Behälters klein und konvex geformt, um eine Anhäufung von Quecksilber zu verhindern. Die Isolatorfläche nimmt vorzugsweise 5 °/o der gesamten Innenfläche ein, welcher Wert jedoch nicht unbedingt eingehalten zu werden braucht. In der Umhüllung 10 ist ein als beweglicher Kontakt oder Elektrode wirkender Schieber 18 vorgesehen, welcher innerhalb des Rohrs 11 gleitbar ist, etwa die gleiche Länge wie dieses besitzt und bis auf seine beiden Enden aus nicht benetzbarem Material besteht. Innerhalb der Umhüllung 10 befindet sich eine geringe Quecksilbermenge. Die Flächen der Umhüllung 10 und der Metallkontakte 16, 17 innerhalb derselben sowie die Enden des Schiebers 18 sind von Quecksilber benetzbar. Die Isolierringe 14, 15 und die Gleitfläche des Schiebers 18 zwischen seinen Enden sind von Quecksilber nicht benetzbar. Ein Schlitz oder eine Nut 20 in der Oberfläche des Schiebers 18 verläuft vom einen zum anderen Ende.

Die Gesamtmenge an Quecksilber, welche für den Schalter verwendet wird, ist so gewählt, daß die Ausbildung einer Quecksilberansammlung außer einer dünnen Quecksilberschicht, welche an den benetzbaren Flächen haftet, vermieden wird. In den Zeichnungen sind die einzelnen Quecksilberschichten 22, 23, 24, 25, 26 und 26 a sowie die nicht benetzbaren Flächen 27, 28, 29 ersichtlich.

Um das Rohr 11 sind Spulen 30 a und 30 b gewickelt, welche mit einem Erregerstrom über Klemmen 31a und 31b gespeist werden können. Der Schieber 18 besteht aus magnetischem Material oder besitzt zumindest einen Kern aus derartigem Material. Er liegt in seiner Länge symmetrisch zu den Spulen 30 a und 30 b, wenn er gleichmäßig von den Kontakten 16 und 17 entfernt ist. Der Schieber 18 ist

5 6

innerhalb des Rohrs 11 bewegbar und kann jeweils ordnet, welche dazu dient, Quecksilber von der

mit einem der Metallkontakte 16 und 17 in Beruh- Fläche über dem unbenetzbaren Teil des Schiebers

rung gebracht werden. Wenn der Schieber seine 18 zu den benetzbaren Enden zu transportieren. Die

rechte bzw. wie in Fig. 1 seine linke Lage einge- Nut20 kann tief und unbenetzbar sein und einen

nommen hat, dann kann durch wahlweise Erregung 5 Draht 20 a aus Platin enthalten, der einen Strömungs-

der Spule 30α oder 30δ der Schieber in die andere weg für das Quecksilber bildet (Fig. 3). Der Draht

Lage bewegt werden. Der Schieber 18 kann sich auf 20 a hat keine Berührung mit der Gleitfläche der

diese Weise abwechselnd auf den Metallkontakt 16 Umhüllung 10, so daß eine zusätzliche Reibung ver-

oder 17 legen, je nach dem den Spulen 3Oe und 30 δ mieden wird.

zugeführten Strom. Wenn der Schieber 18 durch io Bei der Ausführung nach F i g. 2 ist ein zylinkurze Impulse betätigt werden soll, wird die Betäti- drisches, innenseitig benetzbares Rohr 50 mit einem gungsspule symmetrisch zur Mittelstellung des Schie- engeren, geschlossenen Ende und einem aufgebauchbers angeordnet. Der Schieber 18 kann zweckmäßi- ten offenen Ende vorgesehen. Dieses Rohr 50 kann gerweise einen Durchmesser von etwa 0,5 mm und aus Platin bestehen. In das offene Ende ist ein Isoeine Länge von etwa 2,5 mm haben. 15 Herring 51 und in diesen ein Anker 52 mit einer

Da die Gleitfläche des Schiebers 18 von Queck- Zunge 53 eingeschoben, welche axial zum Rohr 50

silber nicht benetzbar, dagegen die Gleitfläche des nahe dessen engem geschlossenem Ende verläuft. Die

Rohrs von Quecksilber benetzbar ist, gleitet der Zunge 53 und der Anker 52 sind ebenso wie die

Schieber ohne Reibung oder Adhäsionskräfte auf offen liegende Innenfläche des Rohres 50 durch

einer Quecksilberschicht. Bei seinem geringen Ge- so Quecksilber benetzbar. Der Isolierring 51 ist von

wicht kann der Schieber von der einen in die andere Quecksilber nicht benetzbar und weist eine konvexe

Lage durch einen kurzen Stromstoß (etwa 1 ms) be- Oberfläche 51a auf, um eine Ansammlung von

wegt werden, der über die Spulen 30 a, 30 δ abge- Quecksilber zu verhindern. Im Inneren des Rohres

geben wird, wobei nur eine Gesamtenergie von weni- 50 ist lediglich so viel Quecksilber vorgesehen, um

ger als 600 Mikrowattsekunden erforderlich ist. Die 25 eine dünne Quecksilberschicht auf den benetzbaren

Ansprechzeit ist daher äußerst kurz. Flächen zu ergeben. Es kann sich nirgends so viel

Der Kontakt wird stets hergestellt bzw. unter- Quecksilber anhäufen, daß ein Kurzschluß über den

brochen durch eine Quecksilberschicht, welche sich Isolierring 51 entsteht.

auf den benetzbaren Metallkontakten sammelt. Da- Neben dem Außenende des Ankers 52 ist ein durch ergibt sich, daß der Kontakt äußerst scharf und 30 Dauermagnet 54 angeordnet, dessen Nordpol am plötzlich erfolgt. Wie an einem Oszilloskop festge- Anker 52 liegt. Die Magnetzunge 53 hat somit die stellt werden konnte, ist der Stromfluß durch den gleiche Polarität. Ein U-förmig ausgebildeter Magnet-Schalter eine regelrechte Quadratwelle mit scharfen anker 55 erstreckt sich vom Südpol des Dauermagne-Ecken ohne jede Krümmung. Der innere Widerstand ten 54 zu seinen Polenden 56 und 57, die sich neben des Kontaktes ist fast gleich Null und das Schalt- 35 dem Ende des Rohres 50 befinden, an welchem geräusch selbst für Trockenströme äußerst niedrig. dieses die Zunge umhüllt. Ein Quecksilberfilm zy-

Das Gewicht des Schiebers 18 ist gegenüber der lindrischer Form umgibt das Ende der Zunge 53.

Oberflächenspannung des Quecksilbers so gewählt, Die Polenden 56 und 57 des Magnetankers 55 bilden

daß, wenn einmal ein'Kontakt zwischen dem Schie- Südpole, die wirkungsmäßig auf die nordpolarisierte

ber und einem der ortsfesten Kontakte hergestellt 40 Zunge abgeglichen sind. Die Arme des Magnetankers

ist, die Oberflächenspannung des Quecksilbers zwi- 55 tragen Erregerspulen 59 und 60, welche wahl-

schen den metallischen Kontakten den Schieber in weise das Magnetfeld außer Gleichgewicht bringen,

dieser Lage festhält. Das Relais wirkt auf diese Weise wobei die Zunge 53 in der einen oder anderen Rich-

als selbstblockierendes Relais, da die Masse des rung bewegt wird und dadurch mit dem Rohr 50

Schiebers 18 gegenüber den Oberflächenkräften des 45 Kontakt gibt, so daß ein Stromkreis durch den

Quecksilbers so gering ist, daß selbst starke Stöße Quecksilberfilm hindurch geschlossen wird,

oder Erschütterungen die Adhäsionskraft zwischen Die in dem System nach F i g. 2 angewendeten

den Kontakten nicht ausschalten können. Der unbe- Prinzipien für Quecksilberschalter können auch ganz

netzbare Charakter der Isolierflächen und die Un- allgemein als Bedingung herausgestellt werden, d. h.,

fähigkeit der Vorrichtung, eine freie Anhäufung von _5o Ansammlungen von Quecksilber sind zu vermeiden.

Quecksilber zu bilden, gewährleisten die Isolierung Der Gesamtinhalt des Rohrs 50 ist sehr klein und

zwischen dem Schieber 18 und den feststehenden wird fast völlig durch Kontakte eingenommen, das

Kontakten. Verhältnis der benetzbaren zur unbenetzbaren Fläche

Die Quecksilberschichten auf den benetzten Flä- ist sehr groß, d. h. 25:1, die unbenetzbare Fläche

chen sind stets wieder aufzufüllen. Die Anordnung 55 bildet die Isolierung, und die verwendete Queck-

der erfindungsgemäßen Vorrichtung löst dieses silbermenge reicht gerade aus, um die für den Schal-

»Nachfüllproblem« automatisch, derart, daß bei ter erforderlichen Quecksilberschichten zu bilden,

jeder Betätigung des Schalters ein Ausgleich des d. h., um die benetzbaren Flächen gerade zu be-

Quecksilberstromes stattfindet. Das bedeutet, wenn decken.

der Kontakt 16 zu wenig Quecksilber aufweist, um 60 Als Kontaktflüssigkeiten können auch andere Flüs-

seine Schicht zu vervollständigen, kann Quecksilber sigkeiten als Quecksilber oder Quecksilberamalgan

von dem Ende des Schiebers 18 abfließen, um die verwendet werden. In dem System nach F i g. 2 kann

Schicht wieder aufzufüllen, während, wenn sich zu- die Betätigung der Zunge 53 ebenfalls durch einen

viel Quecksilber am Kontakt befindet, kann dieses Impuls erfolgen, der einer der Erregerspulen 59, 60

zu den Enden des Schiebers 18 hinfließen. 65 erteilt wird, wobei die Blockierung der Zunge in einer

Zur Erleichterung des Ausgleichs des Quecksilber- Schaltstellung teilweise durch die Oberflächenspanfilmes innerhalb der Umhüllung 10 ist die axial ver- nung des Quecksilbers und teilweise durch Ungleichlaufende Nut 20 im Körper des Schiebers 18 ange- heit des permanentmagnetischen Feldes erzielt wird.

AJs typischer Anwendungsbereich von Zungenxelaissind Resonanz- oder kontinuierlich vibrierende Relais anzusehen. Der Aufbau nach F i g. 2 kann für diesen Zweck verwendet werden, wie F i g. 5 zeigt, indem ein Dauermagnet 54 α in dargestellter Weise angeordnet ist, der einen Nordpol und einen Südpol an den Polenden 56 und 57 des Magnetankers erzeugt. Wenn Wechselstrom verwendet wird, kann eine Erregerspule 63 die Zunge 53 abwechselnd umpolarisieren und diese abwechselnd von den Polenden 56 bzw. 57 anziehen bzw. abstoßen lassen. Wenn die Zunge 53 mechanisch resonanzfähig entsprechend der Erregungsfrequenz ist, kann das System als resonanzfähiges Zungenrelais arbeiten.

In den F i g. 6, 7 und 8 ist ein einpoliges Relais entsprechend dem Aufbau des doppelpoligen Relais nach Fig. 1 dargestellt. Hierbei ist ein zylindrischer Schieber 18 mit einer Nut 20 und einem in ihr enthaltenen Draht 20 a vorgesehen. Die Enden des Schiebers 18 sind von Quecksilber benetzbar, jedoch nicht der Körper des Schiebers oder die Wandungen der Nut 20. Der Schieber 18 ist innerhalb eines zylindrischen MetalkohreslOa angeordnet, welches die eine Elektrode des Schalters bildet. Dieses Rohr 10 α ist am einen Ende 10 b verschlossen, und zwar durch das Metall der Röhre 10 α selbst, während das andere Ende einen Isolierring 70 aufweist, welcher eine zentral befestigte ortsfeste Elektrode oder einen Kontakt 16 trägt, dessen inneres Ende ebenso wie in Fig. 1 von.Quecksilber benetzbar ist. Das Rohr 10α ist von Spulen 30 α und 30 b umgeben; da der Schieber 18 aus magnetischem Material besteht, können sie ihn nach links oder nach rechts verschieben, wenn ein entsprechender Erregerstrom durch sie hindurchgeschickt wird. Andererseits können die Spulen 30 a, 30 b parallel oder hintereinander erregt werden, in welchem Fall der Schieber 18 von jeder seiner Endstellungen zur anderen getrieben wird.

Bei dem Aufbau nach F i g. 1 wurde der Schieber durch die Kräfte der Oberflächenspannung der Kontaktflüssigkeit in jeder Schaltstellung, d. h. in Berührung mit dem Kontakt 16 bzw. 17 festgehalten. Der Schieber 18 wird nämlich durch die Oberflächenspannung zum einen oder anderen Kontakt 16 oder 17 hingezogen, d. h. zu dem ihm am nächstliegenden, wenn seine Stellung gegenüber diesen beiden Kontakten asymmetrisch ist. Bei dem System nach F i g. 6 bis 8 gibt es jedoch keine zwei ortsfesten Kontakte. Solange der Schalter in Schließstellung ist, neigt die Oberflächenspannung dazu, ihn in Schließstellung zu halten. Das Problem bleibt also bestehen, Oberflächenspannungskräfte zu erzielen, welche den Schieber auch in Offenstellung des Schalters festhalten. Außerdem sollten derartige Kräfte dann auftreten, bevor der Schieber seine volle Offenstellung erreicht hat, d. h. seine äußerste rechte Lage, wenn man Fig. 6 betrachtet. Die erforderlichen Kräfte sollten auftreten, sobald die Quecksilberschicht zwischen den Kontakten während einer Schalteröffnung zerrissen ist.

Erfindungsgemäß wird das Rohr 10 α wesentlich länger ausgebildet als der Schieber 18. Dadurch liegt bei voll geöffnetem Schalter die linke Kante des Schiebers 18 hinter der linken Kante des Rohres 10 a. Da die Flächen des Isolierringes 70 von Quecksilber unbenetzbar und die Innenfläche des Rohres 10 a und das Ende des Schiebers 18 benetzbar sind, ergibt sich eine Fläche 75 kleinster Ausdehnung, welche vom Quecksilber gebildet wird und die Kante des. Rohres 10 a und das Ende des Schiebers 18 einschließt. Diese Fläche bildet eine Wandung, welche den Schieber 18 in seiner rechten Lage festhält, und es ist eine gewisse Kraft erforderlich, um Schieber 18 zum Durchbrechen dieser Wandung während einer Bewegung nach links zu bringen. Trägheitskräfte, wie sie auf Grund der Schwerkraft durch Erschütterungen oder Stöße auftreten, sind im Vergleich zu

ίο den Oberflächenspannungskräften infolge der geringen Maße des Schiebers klein. Da der Schieber 18 an seinem rechten Ende von Quecksilber benetzbar ist, wie in F i g. 6 ersichtlich, neigen die Oberflächenspannungskräfte dazu, den Schieber 18 in seiner rechten Lage zurückzuhalten oder ihn in die rechte Lage zurückzuschieben, zusätzlich zu den durch die Wandung 75 erzeugten Kräften bei entsprechender innerer Formgebung des Schalters.

Fig. 7 macht die Bildung der Wandung 75 deutlieh, d. h. eine freie Quecksilberfläche von kleinsten Ausmaßen, welche dann vorhanden ist, wenn der Schieber 18 weit genug nach rechts verschoben wurde, um die Quecksilberschicht, welche die Flächen 26 und 26 a in Schließstellung verbindet, zu zerreißen. Die Kräfte, welche eine Verminderung der Fläche betreiben, bewirken gleichfalls eine Weiterbewegung des Schiebers nach rechts, bis die Fläche 75 eben ist. F i g. 8 zeigt den Schalter in Schließstellung, in welcher die Wand 75 nicht mehr als freie Fläche vorhanden ist, sondern auf der Elektrode oder dem Kontakt 16 endet.

Die Abmessungen und sonstige Herstellungsdaten sind bei F i g. 1 ungefähr die gleichen wie bei Fi g. 6 bis 8.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Elektrisches Schaltrelais mit einer allseitig geschlossenen Umhüllung und innerhalb derselben mindestens zwei Kontakten, von denen we-; nigstens einer gegenüber dem anderen hin- und herbewegbar ist, und zwei voneinander isolierten Schichten aus elektrisch leitender Flüssigkeit mit starker Oberflächenspannung, wie Quecksilber od. dgl., deren jede mit einem benetzbaren Kontakt in Verbindung steht, und mit einem magnetisch betätigbaren Kontakt, dadurch gekennzeichnet, daß die benetzbare Innenfläche der als eine Elektrode dienenden Umhüllung (10) mit Ausnahme einer oder zweier ringförmiger, nicht benetzbarer Isolierungen, welche die in die Umhüllung eingeführte Elektrode (16 und/oder 17) gegen erstere isolieren, von der leitenden Flüssigkeit vollkommen in Form eines Filmes bedeckt ist und daß eine magnetisch steuerbare Elektrode (18, 53) entweder als auf dem Film der Umhüllung schwimmender Schieber (18) mit benetzbarem Kopfteil (26 a) und nicht benetzbaren Flanken vorgesehen ist, der bei Kontaktgabe mit dem benetzbaren Kopf (26) der ortsfesten Elektrode (16) die Filme der Umhüllung und der ortsfesten Elektrode in Verbindung bringt, oder als ganz benetzbare, gegen die Umhüllung auslenkbare Magnetzunge (53).

2. Elektrisches Schaltrelais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung als einseitig geschlossenes Rohr (10 α) ausgebildet

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ίο

ist und am anderen Ende ein durch die leitende Flüssigkeit nicht benetzbarer Isolierring (70) als Abschluß und zur Isolierung eines ihn axial durchbohrenden, ortsfesten Kontaktes (16) vorgesehen ist, daß der in der Längsrichtung des Rohres (10 a) schwimmende Schieber (18) an dem dem feststehenden Kontakt (16) gegenüberliegenden Ende von der leitenden Flüssigkeit benetzbar und kürzer als die gesamte Innenlänge des Rohres (10 a) ist·. ίο

3. Elektrisches Schaltrelais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht benetzbare Mantelfläche des Schiebers (18) einen Kanal (20) mit von der leitenden Flüssigkeit unbenetzbaren Wandungen und einem tief in ihm eingebetteten, von der leitenden Flüssigkeit benetzbaren Element (20 a) besitzt und dadurch eine Verbindung für die leitende Flüssigkeit zwischen der benetzbaren Kontaktfläche (26 a) des Schiebers und der benetzbaren Innenfläche des Roh- ao res (10 α) erzielbar ist.

4. Elektrisches Schaltrelais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (18) magnetisches Material enthält und durch eine Magnetspule (30 a, 30 b) wahlweise magnetisch ablenkbar ist.

5. Elektrisches Schaltrelais nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (18) auf einer Führungsbahn (24) gleitend angeordnet ist und daß lediglich entweder der Schieber oder die Führungsbahn von der Kontaktflüssigkeit an den Flächen möglicher Reibung zwischen beiden benetzbar ist.

6. Elektrisches Schaltrelais nach Ansprach 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Schieber (18) ein Kanal (20) vorgesehen und mit ihm für die Kontaktflüssigkeit ein Zu- und Abfluß von einem Punkt der Führungsbahn zu einem Punkt auf einer der Kontaktflächen gebildet ist.

7. Elektrisches Schaltrelais nach Ansprach 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (20) von der Flüssigkeit nicht benetzbar ist, jedoch ein von der Flüssigkeit benetzbares langgestrecktes Element (20 a) enthält und dadurch eine Verbindung für die Flüssigkeit zwischen den beiden Punkten herstellbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1140 996;

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsche Patente Nr. 1159 071, 1173 162.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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