DE1640105B2

DE1640105B2 - MERCURY SWITCHING CONTACT

Info

Publication number: DE1640105B2
Application number: DE1967F0053741
Authority: DE
Inventors: Shigeyuki; Ishii Atsushi Dipl.-Ing.; Mukai Toshihiro Dipl.-Ing.; Nakamura Junichi Dipl.-Ing.; Kawasaki; Murakawa Kyohei Dipl.-Ing. Yokohama; Hirosawa Masaaki Tokio; Honyokoyama (Japan)
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1966-10-11
Filing date: 1967-10-11
Publication date: 1976-03-18
Also published as: DE1640105A1

Description

Die Erfindung betrifft elektrische Schalter unier Verwendung von Kontaktgliedern aus einer Eisen-Nickel-Legierung mit aufgebrachter Nickelschicht und einer zumindest eines der Kontaktglieder benetzenden Schaltflüssigkeit aus Quecksilber, dem Kupfer und Zinn beigefügt sind.The invention relates to electrical switches for use of contact members made of an iron-nickel alloy with an applied nickel layer and a at least one of the contact members wetting switching liquid made of mercury, copper and tin are attached.

Bei Schaltkontakten der vorgenannten Art ist es vorteilhaft, wenn alle Kontaktglieder, insbesondere aber der Anker als bewegliches Kontaktglied mn der Schali- !'!üssigkeit benetzt werden.In the case of switching contacts of the aforementioned type, it is advantageous if all contact elements, but in particular the armature as a movable contact element is wetted by the shell liquid.

Hierbei ist es erforderlich, jeweils einen Werkstoff zu verwenden, der nicht mehr amalgamiert, auch wenn er mit der Quecksilber enthaltender, Schaltflüssigkeil benetzt ist. Em derartiger, bereits bekannter und vielfach verwendeter Werkstoff ist beispielsweise eine Eisen-Nickel-Legierung, welche der vorgenannten Forderung \o entspricht und welche gleichzeitig eine ausgezeichnete magnetische Charakteristik besitzt. Es zeigt sich jedoch, daß Eisen mit Quecksilber nicht bereitwillig amalgamiert und auch nicht gut benetzt werden kann, wogegen Nickel bei ausreichender Wärme benetzt werden kann, so daß oftmals zusätzlich eine Nickclschicht auf der vorerwähnten Eisen-Nickel-Legierung aufgebracht ist.Here it is necessary to use a material that no longer amalgamates, even if it is wetted with the switching fluid wedge containing mercury. Em such already known and widely used material, for example, an iron-nickel alloy, which corresponds to the above-mentioned demand \ o and which simultaneously has excellent magnetic characteristics. It turns out, however, that iron is not readily amalgamated with mercury and also cannot be wetted well, whereas nickel can be wetted with sufficient heat, so that a nickel layer is often additionally applied to the aforementioned iron-nickel alloy.

Um eine einwandfreie Benetzung der Kontaktglieder mit der Schaltflüssigkeit zu gewährleisten, ist, wie augemein bekannt, eine möglichst reine metallisch blanke Oberfläche zwingend erforderlich. Diese bringt allerdings andererseits den Nachteil mit sich, daß die sich berührenden Metallflächen zum »Kleben« neigen, d.h. aneinanderhaften. Aus diesem Grunde ist es ratsam, jeweils zwei sich berührende Kontaktglieder aus unterschiedlichem Werkstoff auszubilden.In order to ensure perfect wetting of the contact elements with the switching fluid, it is essential known, a metallic surface that is as pure as possible is essential. However, this brings On the other hand, it has the disadvantage that the metal surfaces in contact tend to "stick", i.e. stick together. For this reason it is advisable to each to form two contact members made of different materials.

Um einerseits das vorerwähnte Kleben zu vermeiden, andererseits eine hohe Adhäsionskraft und damit gute Benetzung zu gewährleisten, ist es beispielsweise aus der DT-AS 11 47 647 vorbekannt, edlere Metalle als Nickel, beispielsweise Kupier und Zinn, zu verwenden, die dem Quecksilber zugesetzt sind, wobei das besagte Kupfer und Zinn sich infolge ihrer Differenz hinsichtlich den !onisierungstendenzen zeitlich und quantitativ unterschiedlich aul dem Nickel niederschlagen und letzteres mit dem Quecksilber amalgamiert. Darüber hinaus ist es beispielsweise aus der GB-PS 9 00 874 ebenfalls vorbekannt, eine Schaltflüssigkeit zu verwenden, bei welcher dem Quecksilber Silber und ho Zinn beigemischt sind (Silber-Zinn-Amalgam). In beiden Fällen zeigt sich allerdings der Nachteil, daß der Niederschlag der genannten Metalle in relativ groben Kristallen erfolgt, die einen Großteil der Oberfläche des Ankers bzw. der Kontaktglieder bedecken. Diese ^5 relativ groben Kristalle binden naturgemäß einen unnötig hohen Anteil der elektrisch leitenden Schaltflüssigkeit an sich, so daß eine Verengung des Spaltes /wjschen dem Anker und den mit ihm zusammenarbeitenden Kontaktgüedern eintritt, -.vobei der Anker und die Kontaktglieder sich vielfach nicht völlig voneinanderOn the one hand to avoid the above-mentioned sticking, on the other hand a high adhesive force and thus To ensure good wetting, it is previously known, for example from DT-AS 11 47 647, nobler metals to use as nickel, for example copper and tin, which are added to the mercury, said Copper and tin differ in terms of time and quantity as a result of their difference with regard to the onization tendencies precipitate differently on the nickel and the latter amalgamated with the mercury. About that In addition, it is also previously known, for example from GB-PS 9 00 874, to add a switching fluid use, in which the mercury is silver and ho Tin are mixed in (silver-tin amalgam). In both Cases, however, shows the disadvantage that the precipitation of the metals mentioned is relatively coarse Crystals takes place, which cover a large part of the surface of the anchor or the contact members. This ^ 5 relatively coarse crystals naturally bind an unnecessarily high proportion of the electrically conductive switching fluid in itself, so that a narrowing of the gap / wjschen the anchor and the cooperating with it Kontaktgüedern enters, -.with the anchor and the Contact members are often not completely different from one another

„„ tonnen und letztlich eine Brücke aus Schalt-"" Tons and ultimately a bridge made of switching

fiüssigkeit"aufgebaut wird, die schließlich einen elektrischen Kurzschluß des Kontaktes bewirkt. Somii verschlechtert der Niederschlag von groben Kristallen die Charakteristik eines Schaltkontakies der eingangs genannten Art ganz erheblich.liquid "is built up, which ultimately becomes an electrical Short-circuit of the contact causes. Somii worsened the precipitation of coarse crystals the characteristics of a switching contact of the aforementioned Kind of considerably.

Diese Nachteile der bekannten Anordnung η zu vermeiden ist Zweck der vorliegenden Erfindung. Erreicht wird dies dadurch, daß gemäß der Erfindung dem Quecksilber, dem bereits Kupier und Zinn beigefugt sina. zusätzlich Silber zugefügt ist.To avoid these disadvantages of the known arrangement η is the purpose of the present invention. This is achieved in that according to the invention the Mercury, to which copper and tin have already been added. additional silver is added.

Wie im Vorhergehenden bereits beschrieben, verschlechten der Niederschlag von Kupfer und Zinn auf der Oberfläche des Ankers die Charakteristik eines Quecksilber-SchaJtkontaktes in erheblichem Maße, so daß es notwendig ist, den Niederschlag der groben Kristalle zu verhindern und dies wird erreicht durch aas dem Kupfer und Zinn beigemengte Silber, weiches .ich auf dem Anker b/w. auf den Kontaktglieder, niem·:-- schlägt. Silber ist nämlich als edleres Metall ais kupk: und Zinn eingereiht und bildet mit Quecksiirr..-:- i.^h ein Amalgam, welches sich auf dem AtiKcr b/w. ^S-. ,!en Kontaktglieder« bevorzugt niederschlägt.As already described above, the precipitation of copper and tin on the surface of the armature deteriorate the characteristics of a mercury contact to a considerable extent, so that it is necessary to prevent the precipitation of the coarse crystals and this is achieved by using the copper and Silver added to tin, soft .i on the anchor b / w. on the contact members, no ·: - hits. Silver, as a more noble metal, is ranked as copper and tin and forms an amalgam with mercury. ^ S-. ,! en contact members «preferentially precipitates.

Gleichzeitig wurde durch die Praxis lestgesu-lit, dal; dann, wenn Nickel durch Quecksilber, weiches mit Kupfer, Zinn und Silber angereichert ist. amaigamien wird, sich nicht nur Silber, sondern auch eine kleinere Menge von Kupfer und Zinn sich glcichiulls niederschlagen. Hierbei werden Kupfer und Zinn jedoch nicht in groben Kristallen niedergeschlagen, sondern sie überdecken die Oberfläche des Ankers lediglich als dunner Film, so daß die elektrisch schaltende Übe 11 lache des benetzten Kontaktgliedes im wesentlicher; erhalten bleibt. Andererseits ist eine ausreichende Adhäsionskraft vorhanden, um zu gewährleisten, daß die Kontaktglieder stets mit einer ausreichenden Menge von Schallflüssigkeit benetzt sind.At the same time, through the practice, lestgesu-lit, dal; then when nickel is enriched by mercury, soft with copper, tin and silver. amaigamies will not only deposit silver but also a smaller amount of copper and tin. Here, however, copper and tin are not precipitated in coarse crystals, but they are cover the surface of the armature only as a thin film, so that the electrically switching Übe 11 laughs of the wetted contact member essentially; preserved. On the other hand, there is sufficient adhesive force present to ensure that the contact members always have a sufficient amount are wetted by sonic fluid.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darm, daß die im Vorhergehenden bereits erwähnte bei den bekannten Anordnungen bestehende Gefahr beseitigt ist. daß durch den Niederschlag von groben Kristallen auf den zu benetzenden Kontaktgliedern eine Brücke zwischen dem Anker und den Kontaktgliedern aufgebaut wird, bis schließlich ein Kurzschluß eintritt. Bei einem Schaltkontakt gemäß der vorliegenden Ei findung -Mrd nämlich diese Gefahr infolge des sehr viel feineren Niederschlages praktisch völlig ausgeschaltet. Darüber hinaus sorgt die gute Benetzung mit Schalttiüssigkeit gleichzeitig daliir. daß eine innige Kontaktgabe zwischen dem Anker und den mit ihm kontaktgebend zusammenarbeitenden Teilen sichergestellt ist. Außerdem verhindert die durch die Maßnahme gemäß der Erfindung verbesserte Adhäsionskraft der benetzte; Teile ein zu starkes Abtropfen der .Schaltflüssigkeit, so daß stets eine ausgezeichnete niederohmige Kontaktgabe zwischen dem Anker und den Kontakiglieuern gewährleistet ist.Another advantage of the invention is that the above-mentioned risk existing in the known arrangements is eliminated. that by the precipitation of coarse crystals on the contact members to be wetted a bridge between the armature and the contact members is built up until a short circuit finally occurs. At a Switching contact according to the present egg finding -Mrd namely, due to the much finer precipitation, this danger is practically completely eliminated. About that In addition, it ensures good wetting with switching fluid at the same time daliir. that an intimate contact between the armature and the parts that work with it in a contact-making manner is ensured. aside from that prevented by the measure according to the invention improved adhesion of the wetted; Share too much dripping of the switching liquid so that always an excellent low-resistance contact between the armature and the Kontakiglieuern guaranteed is.

Insgesamt wird also die l-unktionscharakteristik eines Schaltkontaktes gemäß der Erfindung gegenüber den zitierten vorbekannten Anordnungen erheblieh verbessert und seine Lebensdauer verlängert.Overall, then, the function characteristic of a switch contact according to the invention compared to the previously cited arrangements considerably improved and its service life extended.

Dieses vorerwähnte günstige Resultat ist überraschend und basiert auf der spezifischen Zusammensetzung der Schaltflüssigkeit, welche dem vorbekannten Stand der Technik gegenüber neu, technisch fortschritt-This aforementioned favorable result is surprising and is based on the specific composition the switching fluid, which is new, technically advanced compared to the known state of the art.

!ich und auch erfinderisch ist. Dabei ist die Neuheit dadurch erwiesen, daß keine Liieraturstelle bekannt ist, in der die spezifische Mischung der Schaltflüssigkeit nach der Lehre der vorliegenden Erfindung erwähni ist. Daß auch ein bedeutsamer technischer Fortschritt erzielt wird, ist gleichfalls unbestreitbar, wenn die im Vorhergehenden detailliert geschilderten Vorteile berücksichtigt werden. Die vorliegende Erfindurg ist aber auch keineswegs nahegelegt, denn obwohl es durch die bereits zitierten zwei Patentschriften bereits bekannt war, Quecksilber mit Kupfer plus Zinn bzw. Quecksilber mit Silber plus Zinr.' anzureichern und es darüber hinaus durch die DT-PS 3 92 096 sogar bekannt war, diverse Amalgame, d. h. Verbindungen von Quecksilber mit unterschiedlichsten Metallen, darunter auch Silber zu bilden, war es bislang unbekannt, eine Schaltflüssigkeit gemäß der Erfindung zu verwenden, bei welcher dem Quecksilber außer Kupfer plus Zinn gleichzeitig auch Silber hinzugefügt ist. Vielmehr wird in der zuletzt erwähnten Patentschrift sogar ausdrücklich darauf hingewiesen, daß »Amalgame aus Quecksilber mit Kupfer. ZiPⁿ. (Zink, Kadmium) sowie ir.ii Silber als Schahflustigkeit durchaus ungeeigne- seien«. Es bedurfte also einerseits der Überwindung eines in uer Fachwelt bestehenden VoiUrteils sowie eingehender experimenteller Untersuchungen und erfinderischer Schlußfolgerungen, um zu der dm h die vorliegende Erfindung oftenbarten technischen Lehre mit den dabei erziehen Vorteilen der geschilderten Art zu gelangen.! me and also is inventive. The novelty is proven by the fact that no reference point is known in which the specific mixture of the switching fluid according to the teaching of the present invention is mentioned. The fact that significant technical progress is also being achieved is also indisputable if the advantages detailed above are taken into account. The present invention is by no means obvious, because although it was already known from the two patent specifications already cited, mercury with copper plus tin or mercury with silver plus tin. ' enrich and it was also known from DT-PS 3 92 096 to form various amalgams, ie compounds of mercury with a wide variety of metals, including silver, it was previously unknown to use a switching fluid according to the invention in which the In addition to copper plus tin, silver is also added to mercury at the same time. Rather, in the last-mentioned patent specification it is even expressly pointed out that "amalgams made from mercury with copper. ZiP ⁿ . (Zinc, cadmium) as well as ir.ii silver are quite unsuitable as shahflust «. It therefore required on the one hand to overcome an existing advantage in the professional world as well as in-depth experimental investigations and inventive conclusions in order to arrive at the technical teaching disclosed, i.e. the present invention, with the advantages of the type described.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeich- v> nung näher erläutert. Dabei zeigtIn the following, the invention is based on the drawing v> explained in more detail. It shows

F 1 g. 1 den Aufbau eines Quecksilber-Schaltkontaktes bekannter Bauart in vereinfachter Darstellung,F 1 g. 1 shows the structure of a mercury switch contact known design in a simplified representation,

F i g. 2 einen Schnitt durch einen in bekannter Weise benetzten Anker,F i g. 2 shows a section through one in a known manner wetted anchor,

F 1 g. 3 einen Schnitt durch den Anker eines Quecksilberschaltkontaktes gemäß der Erfindung.F 1 g. 3 shows a section through the armature of a mercury switching contact according to the invention.

In der F i g. 1 ist mit I ein Glasrohr, mit 2 ein Kontaktstift, mit 3 ein Anker und schließlich mit 4 Quecksilber bezeichnet Werden bei dieser Anordnung der Anker und einer der beiden dargestellten Kontaktgifte mittels einer nicht gezeichneten Erregerwicklung oder eines Dauermagneten magnetisiert, so wird der bewegliche Anker 3 in entsprechende Richtung ausgelenkt, bis er an dem betreffenden Kontaktstift unter Vorspannung komaktgebend anliegt. Das Quecksilber 4 soll hierbei infolge Kapillarwirkung den Anker bis zur Kontaktstelle hin benetzen und für eine gute, höher belastbare Kontaktgabe sorgen.In FIG. 1 is a glass tube with I, with 2 a contact pin, with 3 an anchor and finally with 4 mercury are designated in this arrangement of the anchor and one of the two contact poisons shown by means of an excitation winding (not shown) or If a permanent magnet is magnetized, the movable one becomes Armature 3 deflected in the corresponding direction until it is under tension on the relevant contact pin is compact. As a result of capillary action, the mercury 4 should move the anchor up to the contact point wet down and ensure good, more resilient contact.

In F i g. 2 ist mit 4 wiederum Quecksilber bezeichnet. Mit 6 und 7 sind Teile eines Ankers bezeichnet, wobei Teil 7 eine Eisen-Nickei-Legierung und das Teil 6 eine an der Ankeroberfläche aufgebrachte Nickelschicht darstellt. Auf der Schicht 6 ist ein Niederschlag vorhanden, der sich aus Kupfer und Zinn zusammensetzt, welches in an sich bereits bekannter Weise dem Quecksilber 4 beigemengt ist. Dieser Niederschlag besteht aus deutlich erkennbaren groben Kristallen, die einen großen Bereich der Oberfläche des Ankers 3 beanspruche!: und unter anderem dessen Benetzbarkeit erheblich vermindern. In Fig. 2 is again denoted by 4 mercury. With 6 and 7 parts of an anchor are referred to, wherein Part 7 an iron-nickel alloy and part 6 a nickel layer applied to the anchor surface represents. On the layer 6 there is a deposit, which is composed of copper and tin, which is added to the mercury 4 in a manner already known per se. This precipitate consists of clearly recognizable coarse crystals, which claim a large area of the surface of the anchor 3 !: and, among other things, considerably reduce its wettability.

'n F 1 g. 3 schließlich ist mit 4 wiederum Quecksilber bezeichnet, dem Kupfer. Zinn und Silber beigemeng·! sind. Die Teile 6 und 7 wiederum sind Teile cmc¹- -\;ikers. wie er auch bei der bekannten Anordnung nach F i g. 2 verwendet ist.'n F 1 g. 3, finally, 4 again denotes mercury, copper. Tin and silver mixed in ·! are. Parts 6 and 7, in turn, are parts cmc ¹ - - \; ikers. as is the case with the known arrangement according to FIG. 2 is used.

Dabei ist das Teil 7 eine Eisen-Nickel-Leizierung uiui das Teil 6 eine an der Oberfläche aufgebrachte Nickelschicht. Mit 8 ist ein iolienartigcr Niederschlag bezeichnet, der sich aus Kupier. Zinn und Silber zusammensetzt. Man erkennt aus der Darstellung deutlich, daß der aus Kupfer. Zinn und Silber bestehende Niederschlag weitaus kleinere Kristalle bildet und erheblich weniger Oberfläche des Ankers belegt als es bei der bekannten Anordnung gemäß F i g. 2 eier lall ist.The part 7 is an iron-nickel alloy uiui the part 6 has a nickel layer applied to the surface. With 8 an iolien-like precipitate is designated, from Kupier. Composed of tin and silver. It can be seen clearly from the illustration that the one made of copper. Tin and silver existing precipitate forms far smaller crystals and forms considerably occupies less surface of the anchor than in the known arrangement according to FIG. 2 eggs are lall.

Hier?!! 1 Rhi?! ZeichnungenHere?!! 1 Rhi ?! drawings

Claims

Claim:

Electrical switch using contact members made of an iron-nickel alloy with an applied nickel layer and a switching liquid that wets at least one of the contact members of mercury to which copper and tin are added, characterized in that that silver is added to the mercury.