DE1239756B

DE1239756B - Quecksilber-Schalter fuer Betaetigung durch aeusseren Bewegungsimpuls

Info

Publication number: DE1239756B
Application number: DE1965T0028670
Authority: DE
Inventors: Dr Manfred Boerner
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1965-05-28
Filing date: 1965-05-28
Publication date: 1967-05-03

Description

Quecksilber-Schalter für Betätigung durch äußeren Bewegungsimpuls Die Erfindung betrifft einen Quecksilber-Schalter, insbesondere ein Koppelrelais für Fernsprechanlagen, bei dem der Schaltvorgang durch Verschieben einer Quecksilbermenge infolge eines äußeren Bewegungsimpulses in Achsrichtung des isolierenden, rohrförmigen, starren, federnd gelagerten, Kontaktelektroden tragenden Gehäuses erfolgt.
Bei einem bekannten Quecksilber-Schalter dieser Art ist ein relativ großes Gehäuse vorgesehen, in dem eine relativ kleine Menge Quecksilber bei axialem Stoß auf einer ansteigenden Lauffläche gegen die beiden Elektroden aufläuft und anschließend wieder zurückrollt. Der bekannte Schalter ist genau waagerecht zu montieren und kann nur kurzzeitige Stromimpulse schalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schalter zu schaffen, der lageunabhängig arbeitet, mit kleinsten Abmessungen und Quecksilbermengen auskommt und nach jedem Stoßimpuls einen Schaltvorgang auslöst, der eine neue dauernde Schaltstellung hervorruft.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das in bekannter Weise eine verschiebbare Quecksilberkugel enthaltende Gehäuse in zwei durch einen gegenüber der Quecksilberkugel engeren Kanal verbundene Kammern. aufgeteilt ist, die nur geringfügig größer als die Quecksilberkugel sind, und daß die Quecksilberkugel unabhängig von der Lage des Gehäuses durch etwa in Axialrichtung des Gehäuses einwirkende stoßartige Bewegungsimpulse aus entgegengesetzten Richtungen abwechselnd unter Verformung gegen die Oberflächenspannungskräfte durch den Kanal in die jeweils andere Kammer hindurchtreibbar ist.
Es ist schon ein Quecksilber-Schalter mit rohrförmigem Gehäuse bekannt, in dem eine Quecksilberkugel verschiebbar ist. Der Kugeldurchmesser entspricht dem Innendurchmesser des Gehäuses. Die Kugel wird durch den Kraftimpuls von Stromschleifen oder durch magnetische Einwirkungen gesteuert. Die Elektroden und das Gehäuse müssen dabei relativ lang sein. Eine völlige Lageunabhängigkeit ist dort nicht erreicht.
Ferner sind lageunabhängig arbeitende Quecksilber-Kleinschalter bekannt, die zwei äußere, eindrückbare Membranen, zwei Schaltkammern und einen dazwischenliegenden Kanal aufweisen. Bei Druck auf beide leitende Membranen vereinigen sich zwei Quecksilbermengen über den Kanal und schließen den Stromkreis. Die Quecksilbermengen sind dort noch relativ groß. Außerdem sind die elastischen Kammerwände abnutzungsempfindlich. -Für Daueranschaltungen durch kurzzeitige Impulse ist der Schalter ebensowenig geeignet wie die bekannten Gasdruckrelais mit in einer Kapillare verschiebbaren Quecksilberfäden, die außerdem sehr aufwendig sind.
Die Nachteile der bekannten Quecksilber-Schalter haben bisher ihre Anwendung als Koppelrelais für die Durchschaltung der Sprech- und Steueradern in Fernsprechanlagen verhindert.
Quecksilber-Schalter gemäß der Erfindung können in jeder beliebigen Lage benutzt werden. Mehrere Kontakte, beispielsweise vier für die Durchschaltung der beiden Sprechadern und zweier Steueradern, werden gleichzeitig durch dasselbe Betätigungselement von dem einen Schaltzustand in den anderen übergeführt. Sie weisen nicht nur den Vorteil auf, daß das Schaltverhältnis außerordentlich hoch ist, sie weisen außerdem sehr kleine Abmessungen auf. Jeder der beiden möglichen Schaltzustände ist beliebig lange stabil und bleibt auch bei Ausfall der Stromversorgung erhalten.
Bei der technischen Ausführung eines Koppelrelais für Fernsprechanlagen sind beispielsweise vier Gehäuse als Schaltzellen kettenförmig koaxial hintereinander angeordnet, und der mechanische Stoß wird durch an beiden Enden der Kette auf die Stirnseiten der Schaltzellen einwirkende elektromagnetisch ausgelöste Hämmer erzeugt.
Die Erfindung wird an Hand von Zeichnungen erklärt.
F i g. 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau eines einpoligen Relais; F i g. 2 stellt ein Koppelrelais mit n Kontakten dar. In F i g. 1 ist das vorzugsweise aus Glas oder einem isolierenden Material gefertigte rohrförmige Gehäuse mit 1 bezeichnet. Es ist in der Mitte durch eine Verengung in zwei Kammern unterteilt, die nur über einen engen Kanal miteinander verbunden sind. 2 sind Stopfen, von denen jeder zwei Kontaktelektroden 3 trägt. Eine Quecksilberkugel 4 besitzt in dem Gehäuse 1 zwei Gleichgewichtslagen, nämlich in der einen oder in der anderen Kammer, und schließt in jeder dieser Lagen die in sie hineinragenden Kontaktelektroden kurz. Wesentlich an dieser Anordnung ist, daß der Quecksilbertropfen so klein ist, daß die Oberflächenspannung eine kugelförmige Gestalt erzwingt. Dann ist nämlich bei beliebiger Lage des Gehäuses der enge Kanal zwischen den beiden stabilen Lageorten unpassierbar.
Es ist vorteilhaft, das Gehäuse völlig dicht zu schließen, beispielsweise durch Verschmelzen, und dann die Kraft, die den Quecksilbertropfen durch den Kanal zwingt, von außen her wirken zu lassen.
Die Änderung des Schaltzustandes durch Verschieben des Quecksilbertropfens aus der einen in die andere Kammer wird durch Ausübung eines axialen Stoßes auf die Stirnseite des Gehäuses 1 bewirkt. Durch einen elektrischen Impuls, der der einen oder der anderen Magnetspule 7 zugeführt wird, wird ein als Hammer wirkender Magnetkern 5 angezogen, so daß sein Stößel 6 auf die Stirnfläche des Gehäuses 1 schlägt. Das ganze Gehäuse wird zunächst in Richtung des Stoßes beschleunigt. Da es aber über die Drähte 3 und gegebenenfalls mittels zusätzlicher Federn abgebremst wird, bleibt es nach kurzem Weg stehen und schwingt schließlich zurück. In diesem Augenblick setzt die Quecksilberkugel, unbeeinflußt von der Abbremsung des Gehäuses 1 und unterstützt durch die in ihr selbst beim Stoß gespeicherten Abplattungskräfte, ihren Weg fort und wechselt durch den Kanal hindurch in die zweite Gleichgewichtslage.
Für den Aufbau eines Koppelrelais werden, wie in F i g. 2 dargestellt, mehrere Gehäuse als Schaltzellen kettenförmig hintereinandergereiht. In einem schienenförmigen Tragegestell 8 sind mit kleinem Abstand untereinander die notwendige Anzahl Schaltzellen - in F i g. 2 sind es nur zwei Stück - koaxial hintereinander befestigt. Es ist dann nur an jedem Ende der Kette ein elektromagnetisches Stoßelement, bestehend aus Magnetkernhammer 5, Stößel 6 und Spule 7, erforderlich.

Claims

Patentansprüche: 1. Quecksilber-Schalter, insbesondere Koppelrelais für Fernsprechanlagen, bei dem der Schaltvorgang durch Verschieben einer Quecksilbermenge infolge eines äußeren Bewegungsimpulses in Achsrichtung des isolierenden, rohrförmigen, starren, federnd gelagerten, Kontaktelektroden tragenden Gehäuses erfolgt, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß das in bekannter Weise eine verschiebbare Quecksilberkugel (4) enthaltende Gehäuse (1) in zwei durch einen gegenüber der Quecksilberkugel engeren Kanal verbundene Kammern aufgeteilt ist, die nur geringfügig größer als die Quecksilberkugel sind, und daß die Quecksilberkugel unabhängig von der Lage des Gehäuses durch etwa in Axialrichtung des Gehäuses einwirkende stoßartige Bewegungsimpulse aus entgegengesetzten Richtungen abwechselnd unter Verformung gegen die Oberflächenspannungskräfte durch den Kanal in die jeweils andere Kammer hindurchtreibbar ist.
2. Quecksilber-Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Gehäuse (1) einwirkenden mechanischen Impulse durch den Anschlag eines elektromagnetisch betätigbaren Hammers (5) auf eine Stirnseite des Gehäuses (1) hervorgerufen werden.
3. Quecksilber-Schalter nach den Ansprüchen 1 und 2 mit mehrpoliger Kontaktanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Gehäuse (1) koaxial hintereinander angeordnet sind und Magnetkernhämmer (5) auf gegenüberliegende Stirnseiten des ersten und des letzten Gehäuses (1) einwirken können.
4. Quecksilber-Schalter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern des Gehäuses (1) gleich groß und je stirnseitig mit Elektroden (3) versehen sind, deren abgewinkelte, nach seitwärts außen ragende Enden das Gehäuse (1) tragen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 740 524, 950 209; französische Patentschrift Nr. 718 399; USA: Patentschrift Nr. 2 844 688.