DE1640105C3

DE1640105C3 - Mercury switch contact

Info

Publication number: DE1640105C3
Application number: DE19671640105
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: 1976-12-23

Description

Die Erfindung betrifft elektrische Schalter unter Verwendung von Kontaktgliedern aus einer Eiseji-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 using contact members made of an Eiseji nickel alloy with an applied nickel layer and a switching liquid made of mercury, to which copper and tin are added, which wets at least one of the contact members.

Bei Schaltkontakten der vorgenannten Art ist es vorteilhaft, wenn alle Kontaktglieder, insbesondere aber der Anker als bewegliches Kontaktglied mit der Scha Itflüssigkeit 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 with the switching fluid are wetted.

Hierbei ist es erforderlich, jeweils einen Werkstoff zu verwenden, der nicht mehr amalgamiert, auch wenn er mit der Quecksilber enthaltenden Schaltflüssigkeit benetzt ist. Ein derartiger, bereits bekannter und vielfach verwendeter Werkstoff ist beispielsweise eine Eisen-Nickel-Legierung, welche der vorgenannten Forderung 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 Nickelschichi: 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 containing mercury. A material of this type, which is already known and widely used, is, for example, an iron-nickel alloy which meets the aforementioned requirement and which at the same time has excellent magnetic characteristics. It turns out, however, that iron is not readily amalgamated with mercury and 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 allgemein 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, as in general known, a metallic surface that is as pure as possible is essential. However, this brings On the other hand, there is the disadvantage that the metal surfaces in contact tend to "stick", i. H. stick together. For this reason, it is advisable to have two contact members made of different contacts Train material.

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 Kupfer und Zinn, zu verwenden, die dem Quecksilber zugesetzt sind, wobei das. besagte Kupfer und Zinn sich infolge ihrer Differenz hinsichtlich den Ionisierungstendenzen zeitlich und quantitativ unterschiedlich auf 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 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 relativ groben Kristalle binden naturgemäß einen unnötig hohen Anteil der elektrisch leitenden Schaltflüssigkeit an sich, so daß eine Verengung des Spaltes zwischen dem Anker und den mit ihm zusammenarbeitenden Kontaktgliedern eintritt, wobei der Anker und die Kontaktglieder sich vielfach nicht völlig voneinander trennen können und letztlich eine Brücke aus Schaltflüssigkeit aufgebaut wird, die schließlich einen elektrischen Kurzschluß des Kontaktes bewirkt. Somit verschlechtert der Niederschlag von groben Kristallen die Charakteristik eines Schahkontaktes der eingangs genannten Art ganz erheblich.On 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 time and quantity as a result of their difference in ionization tendencies precipitate differently on the nickel and the latter amalgamated with the mercury. About it In addition, it is also previously known, for example from GB-PS 9 00 874, to add a switching fluid in which silver and tin are added to the mercury (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 relatively coarse crystals naturally bind an unnecessarily high proportion of the electrically conductive switching fluid in itself, so that a narrowing of the gap between the anchor and the cooperating with it Contact members occurs, wherein the armature and the contact members are often not completely from each other can separate and ultimately a bridge is built from switching fluid, which ultimately becomes an electrical Short-circuit of the contact causes. Thus, the precipitation of coarse crystals deteriorates Characteristic of a Shah contact of the type mentioned at the beginning quite considerably.

Diese Nachteile der bekannten Anordnungen zu vermeiden, ist Zweck der vorliegenden Erfindung. Erreicht wird dies dadurch, daß gemäß der Erfindung dem Quecksilber, dem bereits Kupfer und Zinn beigefügt sind, zusätzlich Silber zugefügt ist.The purpose of the present invention is to avoid these disadvantages of the known arrangements. Achieved this is because, according to the invention, the mercury, which is already added to copper and tin are, additional silver is added.

Wie im Vorhergehenden bereits beschrieben, verschlechtert der Niederschlag von Kupfer und Zinn auf der Oberfläche des Ankers die Charakteristik eines Quecksilber-Schaltkontaktes in erheblichem Maße, so daß es notwendig ist, den Niederschlag der groben Kristalle zu verhindern und dies wird erreicht durch das dem Kupfer und Zinn beigemengte Silber, welches sich auf dem Anker bzw. auf den Kontaktgliedern niederschlägt. Silber ist nämlich als edleres Metall als Kupfer und Zinn eingereiht und bildet mit Quecksilber rasch ein Amalgam, welches sich auf dem Anker bzw. auf den Kontaktgliedern bevorzugt niederschlägt.As already described above, the precipitation of copper and tin deteriorates the surface of the armature the characteristics of a mercury switch contact to a considerable extent, so that it is necessary to prevent the coarse crystals from precipitating and this is achieved by that Silver added to copper and tin, which is deposited on the armature or on the contact elements. Silver is classed as a more noble metal than copper and tin and forms quickly with mercury an amalgam, which is deposited preferentially on the anchor or on the contact members.

Gleichzeitig wurde durch die Praxis festgestellt, daß dann, wenn Nickel durch Quecksilber, welches mit Kupfer, Zinn und Silber angereichert ist, amalgamiert wird, sich nicht nur Silber, sondern auch eine kleinere Menge von Kupfer und Zinn sich gleichfalls niederschlagen. Hierbei werden Kupfer und Zinn jedoch nicht in groben Kristallen niedergeschlagen, sondern sie überdecken die Oberfläche des Ankers lediglich als dünner Film, so daß die elektrisch schaltende Oberfläche des benetzten Kontaktgliedes im wesentlichen erhalten bleibt. Andererseits ist eine ausreichende Adhäsionskraft vorhanden, um zu gewährleisten, daß die Kontaktglieder stets mit einer ausreichenden Menge von Schaltflüssigkeit benetzt sind.At the same time it has been found through practice that if nickel is replaced by mercury, which with Copper, tin and silver is enriched, is amalgamated, is not only silver, but also a minor one Amount of copper and tin also precipitate. However, copper and tin are not used here precipitated in coarse crystals, but rather they cover the surface of the anchor merely as thin film, so that the electrically switching surface of the wetted contact member is substantially preserved remains. On the other hand, there is sufficient adhesive force to ensure that the Contact members are always wetted with a sufficient amount of switching fluid.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, 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 Erfindung wird nämlich diese Gefahr infolge des sehr viel feineren Niederschlages praktisch völlig ausgeschaltet. Darüber hinaus sorgt die gute Benetzung mit Schaltflüssigkeit gleichzeitig dafür, 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 benetzten Teile ein zu starkes Abtropfen der Schaltflüssigkeit, so daß stets eine ausgezeichnete niederohmige Kontaktgabe zwischen dem Anker und den Kontaktgliedern gewährleistet ist.Another advantage of the invention is that the above-mentioned in the known Arrangements existing danger is eliminated by the precipitation of coarse crystals on the contact members to be wetted built a bridge between the armature and the contact members until a short circuit finally occurs. In a switching contact according to the present invention namely, due to the much finer precipitation, this danger is practically completely eliminated. About it In addition, the good wetting with switching fluid ensures that there is intimate contact between the armature and the parts that work with it in a contact-making manner is ensured. Besides that prevents the adhesive force of the wetted parts, which is improved by the measure according to the invention excessive dripping of the switching fluid, so that excellent low-resistance contact is always made is guaranteed between the anchor and the contact members.

Insgesamt wird also die Funktionscharakteristik eines Schaltkontaktes gemäß der Erfindung gegenüber den zitierten vorbekannten Anordnungen erheblich verbessert und seine Lebensdauer verlängert.Overall, the functional characteristics of a switch contact according to the invention are compared the previously cited arrangements significantly 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.

Hch und auch erfinderisch ist. Dabei ist die Neuheit dadurch erwiesen, daß keine Literaturstelle bekannt ist, in der die spezifische Mischung der Schaltflüssigkeit nach der Lehre der vorliegenden Erfindung erwähnt ist Daß auch ein bedeutsamer technischer Fortschritt erzielt wird, ist gleichfalls unbestreitbar, wenn die im Vorhergehenden detailliert geschilderten Vorteile berücksichtigt werden. Die vorliegende Erfindung 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 Zinn 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, Zinn (Zink, Kadmium) sowie mit Silber als Schaltflüssigkeit durchaus ungeeignet seien«. Es bedurfte also einerseits der Überwindung eines in der Fachwelt bestehenden Vorurteils sowie eingehender experimenteller Untersuchungen und erfinderischer Schlußfolgerungen, um zu der durch die vorliegende Erfindung offenbarten technischen Lehre mit den dabei erzielten Vorteilen der geschilderten Art zu gelangen.Hch and is also inventive. The novelty is thereby proved that no literature reference is known in which the specific mixture of the switching fluid according to Mentioned in the teachings of the present invention is that significant technical advancement has also been made is also indisputable if the advantages described in detail above are taken into account will. However, the present invention is by no means suggested, because although it is already through the cited two patents was already known, mercury with copper plus tin and mercury with Enriching silver plus tin and it was also known from DT-PS 3 92 096 to be diverse Amalgams, d. H. Forming compounds of mercury with a wide variety of metals, including silver, it was heretofore unknown to use a switching fluid according to the invention in which the Mercury is also added to silver besides copper plus tin at the same time. Rather, in the last mentioned Patent even explicitly pointed out that »amalgams of mercury with copper, Tin (zinc, cadmium) and silver are absolutely unsuitable as a switching fluid «. So it took on the one hand the overcoming of a prejudice existing in the professional world as well as more in-depth experimental ones Investigations and Inventive Conclusions leading to that disclosed by the present invention to arrive at technical teaching with the advantages of the type described.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to the drawing. It shows

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

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

F i g. 3 einen Schnitt durch den Anker eines Quecksilberschaltkontaktes gemäß der Erfindung.F i 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 1 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 Kontaktstifte mitteSs 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 kontaktgebend 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 with 1 a glass tube, with 2 a contact pin, with 3 an anchor and finally with 4 mercury In this arrangement, the armature and one of the two contact pins shown are referred to magnetized in the middle of an excitation winding (not shown) or a permanent magnet, the movable one becomes Armature 3 deflected in the corresponding direction until it is under tension on the relevant contact pin contact-making is present. 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-Nickel-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 beanspruchen 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 designated, with part 7 an iron-nickel alloy and part 6 a represents the nickel layer applied to the anchor surface.A deposit is present on the layer 6, which is composed of copper and tin, which in a manner already known per se is mercury 4 is added. This precipitate consists of clearly recognizable coarse crystals that form a large one Claim the area of the surface of the armature 3 and, among other things, considerably reduce its wettability.

In F i 3.3 schließlich ist mit 4 wiederum Quecksilber bezeichnet, dem Kupfer, Zinn und Silber beigemengt sind. Die Teile 6 und 7 wiederum sind Teile eines Ankers, wie er auch bei der bekannten Anordnung nach F i g. 2 verwendet ist.
Dabei ist das Teil 7 eine Eisen-Nickel-Legierung und das Teil 6 eine an der Oberfläche aufgebrachte Nickelschicht. Mit 8 ist ein folienartiger Niederschlag bezeichnet, der sich aus Kupfer, 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 der Fall ist.Finally, in F i 3.3, 4 is again denoted mercury, to which copper, tin and silver are added. The parts 6 and 7 in turn are parts of an anchor, as it is also in the known arrangement according to FIG. 2 is used.
Part 7 is an iron-nickel alloy and part 6 is a nickel layer applied to the surface. With a foil-like deposit is designated, which is composed of copper, tin and silver. It can be clearly seen from the illustration that the precipitate consisting of copper, tin and silver forms much smaller crystals and occupies considerably less surface of the anchor than in the known arrangement according to FIG. 2 is the case.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of 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.