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Schalteinrichtung unter Verwendung einer die Kontaktstelle benetzenden
Schaltflüssigkeit.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine in einem vorzugsweise mit inertem
Gas gefüllten Schutzgehäuse unter Verwendung von Quecksilber oder einer anderen
die Kontaktstelle benetzenden Sohaltflüssigkeit arbeitende, magnetisch betätigbare
Schalt einrichtung.
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Bei Schalteinrichtungen der vorgenannten Art sollen unter anderem
die drei grundlegenden Bedingungen erfüllt sein, dass erstens im Hinblick auf die
teilweise sehr giftigen Eigenschaften der Schaltflüssigkeit, beispielsweise von
Quecksilber, ein Auslaufen derselben aus dem gekapselten Raum verhindert ist, zweitens
die Schalteigenschaften möglichst lageunabhängig sind und drittens eine dauernde
ausreichende Benetzung der Kontaktstelle zuverlässig gewährleistet ist. Diese Aufgaben
sind beispielsweise bei einer aus der DAS 1 229 618 vorbekannten Sohalteinrichtung
bereits befriedigend gelöst. Nachteilig bei dieser bekannten Anordnung ist jedoch
die Notwendigkeit, mit Rücksicht auf den dort vorgesehenen Aufbau der Schalteinrichtung
die Schaltflüssigkeit erst nach dem Zusammenbau der Schalteinrichtung einzufüllen,
wozu in Verbindung mit der gleichzeitig erforderlichen Füllung des Schutzrohres
mit inertem Gas entsprechend aufwendige Ver fahrensschritte notwendig sind und wobei
ausserdem nicht exakt
kontrolliert werden kann, ob die gewünschte
Benetzung des Schutzrohres an allen hierfür vorgesehenen Stellen einwandfrei ist.
Das Schutzrohr dieser bekannten Schalteinrichtung ist nämlich einstückig ausgebildet
und wird am jeweils offenen Rohr ende unter Heraus führung eines Kontaktelementes
durch einen Pfropfen aus Isolierwerkstoff, beispielsweise aus Druckglas, metallisierter
Keramik oder dergl., verschlossen. Die gasdichte Verbindung dieses Pfropfens mit
dem Schutzrohr erfordert jedoch eine relativ hohe thermische Energie in einer Grössenordnung,
der weder die Schaltflüssigkeit noch das inerte Gas ausgesetzt werden darf. Die
dementsprechend notwendigen Massnahmen zur nachträglichen Füllung des Schutzrohres
mit der Schaltflüssigkeit und gleichzeitig mit dem inerten Gas verteuern naturgemäss
die Herstellungskosten der bekannten Schalteinrichtung.
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Diese Nachteile der bekannten Anordnung werden vermieden, wenn gemäss
der Erfindung das Schutzgehäuse aus zumindest zwei, mit Ausnahme des zur Herausführung
eines Kontaktelementes notwenigen Isolierwerkatoffes insgesamt aus einem mit der
Schaltflüssigkeit benetzbaren metallischen Werkstoff bestehenden Gehäuseteilen aufgebaut
ist, und dass die Einzelteile des Schutzgehäuses auf ihrer gesamten metallischen
Innenfläche vor ihrer gasdichten Verbindung mit der Schaltflüssigkeit benetzt sind.
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Durch diese Massnahmen werden fürs Erste die eingangs zitierten Forderungen
an eine mit Schaltflüssigkeit arbeitende Schalteinrichtung erfüllt. Die Ausbildung
aller Einzelteile des Schutzgehäuses aus einemnretallischen Werkstoff ergibt nämlich
einen bruchsicheren, mechanisch robusten Aufbau der Schalteinrichtung, durch den
ein Auslaufen der Schaltflüssigkeit unter normalen Umständen mit Sicherheit verhindert
ist. Weiterhin ist die Benetzung der gesamten metallischen Innenfläche des
Schutzgehäuses
gleichbedeutend mit einem praktisch unendlich grossen Vorrat an Schaltflüssigkeit,
weil alle beim Schaltvorgang von den Kontaktelementen etwa abspritzenden Schaltflüssigkeitströpfchen
stets auf den allseitig vorhandenen Benetzungsfilm treffen und sich wieder mit diesem
vereinigen, 50 dass der Benetzungsfilm in einer für das lageunabhängige Schalten
notwendigen Voraussetzung an sich dünn gehalten werden kann.
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Ferner gewährleistet die Benetzung der gesamten metallischen Innenfläche
des Schutzgehäuses eine dauernde gute Benetzung der eigentlichen Schaltstelle, so
dass eine lange und ungestörte Lebensdauer der Schalteinrichtung erreicht ist. Darüberhinaus
ist durch die Benetzung der Einzelteile des Schutzgehäuses vor ihrer Verbindung
eine schnelle und zuverlässige Kontrolle möglich, ob diese tatsächlich an allen
Stellen einwandfrei benetzt sind> was für eine gute Kapillarwirkung wichtig ist.
Insbesondere kann auch der Zusammenbau der Schalteinrichtung rasch und mit einfachen
Verfahrens schritten vorgenommen werden, weil weder ein Absaugstutzen vorgesehen
und abgedichtet werden muss, noch besondere Massnahmen zur gleichzeitigen Einfüllung
der Schaltflüssigkdt und des inerten Gases notwendig sind, sondern lediglich die
bereits benetzten Einzelteile unter Schutzgasatmosphäre gasdicht miteinander verbunden
werden. Dies kann trotz der bereits vorhandenen Benetzung ohne Schädigung der Schaltflüssigkeit
und des inerten Gases geschehen, weil sich die insgesamt metallischen Einzelteile
des Schutzgehäuses beispielsweise mittels elektrischer Widerstandsschweissung rasch
und ohne nennenswerte.thermische Belastung der Umgebung gasdicht miteinander verbinden
lassen, während im völligen Gegensatz hierzu bei der zitierten, bereits bekannten
Anordnung weitaus höhere Schmelztemperaiuren notwendig sind, um das Schutzrohr durch
den erwähnten Abschlusspfropfen zu verschlieesen. Die gemäss der vorliegenden Erfindung
ausgebildete Schalteinrichtung ist also gegenüber der zitierten bereits bekannten
Anordnung sowohl hinsichtlich
ihrer exakten Kontrollmöglichkeit
über die Benetzung als auch insbesondere bezüglich seiner Herstellung bedeutsam
verbessert.
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Bin bevorzugAes Ausführungebeispiei der Erfindung ergibt sich. wenn
eine an eich bekannte Schalteinrichtung verwendet wird, die eine'metallische, vorzugsweise
magnetisierbare Trägerplatte mit einem sie im wesentlichen senkrecht zu ihrer Ebene
isoliert durchdringenden Stiftkern, einen gasdicht auf diese rigerplite aufgesetzten1
gleichfalls metallischen Schutzdeckel und schliesslich einen magnetisierbaren Anker
besitzt, der über eine Ankerrückstellfeder etwa parallel zur Triigerplattenebene
beweglich gelagert ist und mit dem ihm gegenüberstehenden Ende des Stiftkernes kontaktgebend
zusammenarbeitet, wobei die Trägerplatte bzw. der Schutzdeckel den einen Pol und
der Stiftkern den anderen Pol der S¢halteinrichtung bildet. Dieser bekannte Aufbau
vereinigt in sich bereits alle Voraussetzungen für seine Erweiterung zu einer Schalteinrichtung
gemäss der Erfindung, die mit einer Schaltflüssig keit arbeitet. So ist das Schutzgehäuse
aus einer Trägerplatte und einem Schutzdeckel, also zweiteilig aufgebaut und diese
beiden Gehäuseteile sind ausserdem aus metallischem Werkstoff, so dass einerseits
ein Optimum an benetzbarer Fläche zur Verfügung steht und andererseits eine rasche
und thermisch unchädliche gasdichte Verbindung dieser beiden Einzelteile möglich
ist. Ferner ist durch die gleichzeitige ausnützung ded Stiftkernes und des Ankers
einerseits als Kontaktglieder und andererseits als Teile des magnetisierbaren Kreises
der Schalteinrichtung ein überaus einfacher Aufbau mit einem Minimum an Einzelteilen
erreicht, was für eine ungestörte und leicht fliessende Benetzung der Schaltetelle
natürlich von Vorteil ist. Weiterhin eignet sich die bei, dieser bekannten Schglteinrichtung
vorgesehene Anordnung und Arbeitsweise des Ankers in Verbindung mit der AnkerrAckstellfeder
besondere gut für eine kapillare Versorgung der eigentlichen Schaltstelle.
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Wenn gemäss einer Weiterbildung der Erfindung die mit dem Anker kontaktgebend
zusammenarbeitenden Enden des Stiftkernes und gegebenenfalls zusätzlicher Kontaktstifte
als gerundete Kuppen ausgebildet sind, so ergibt dies eine Ausführungsform, welche
bei gleichzeitig guter Kontaktgabe die Benetzung der kontaktgebenden Oberfläche
mit Schaltflüssigkeit fördert.
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Eine Fortbildung der Erfindung sieht vor, dass zwischen dem Träger
des Stiftkernee bzw. zusätzlicher Kontakt stifte und deren mit dem Anker kontaktgebend
zusammenarbeitenden Enden jeweils eine den Isolierwerkstoff zur Festlegung dieser
Stifte mit Abstand überdeckende Schutzkappe angeordnet ist. Diese Schutzkappe sorgt
dafür, dass bei der Kontaktgabe von den Kontaktelementen etwa abspritzende Schaltflüssigkeitströpfchen
vom Isolierwerkstoff ferngehalten werden, so dass sich keine Kurzschlussbrücke zwischen
der Trägerplatte und dem Stiftkern bilden kann.
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Die Wirkung der Schutzkappe kann noch unterstützt werden, wenn gemäss
weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Schutzkappe auf ihrer dem Isolierwerkstoff
zugewendeten Unterseite mit zumindest einer, über den ganzen Umfang verlaufenden
Rille versehen ist. Eine solche Rille wirkt nämlich, wie in anderem Zusammenhang
allgemein bekannt ist als ropfenfänger.
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Eine stete ausreichende Versorgung der eigentlichen Schaltstelle mit
Schaltflüssigkeit unabhängig von der Zeitdauer für die Wiedervereinigung und Verteilung
abgespritzter Schaltflüssigkeit wird gewährleistet, wenn gemäss einer Weiterbildung
der Erfindung im Bereich des im wesentlichen unbewegten Endes des Ankers oder der
Ankerrüakstellfeder eine Sammelstelle für die kapillare Versorgung der Kontaktstelle
mit Sahaltt sigkeit ausgebildet ist. Dies kann in verschiedener Weise realisiert
werden.
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So kann gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung die Ankerrückstellfeder
an dem auf die Trägerplatte aufgesetzten Schutzdeckel befestigt und die Ankerrückstellfeder
oder der an ihr befestigte Anker im Bereich des im wesentlichen unbewegten Endes
von einem an der Trägerplatte befestigten Distanzplättchen überdeckt und der Zwischenraum
zwischen diesem Plättchen und dem Anker oder der Ankerrückstellfeder teilweise mit
Schaltflüssigkeit gefüllt sein.
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Ein anderes Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die Ankerrückstellfeder
gn dem auf die Trägerplatte aufgesetzten Schutzdeckel befestigt und ihr im wesentlichen
unbewegtes Ende mit Abstand von dem einen Schenkel eines U-förmig gebogenen Bleches
Uberlappt ist, dessen anderer Schenkel mit der Trägerplatte verbunden ist und dass
die Zwischenräume zwischen den beiden Schenkeln des Bleches einerseits und dem Blech
und dem Anker oder'der Ankerrückstellfeder andererseits teilweise mit Schaltflüssigkeit
gefüllt sind.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel ergibt sich, wenn die Ankerrückstellfeder
an ihrem der Kontaktstelle entgegengesetzten Ende asymmetrisch U-förmig gebogen,
mit dem kürzeren Schenkel an der Trägerplatte befestigt und der Zwischenraum zwischen
den beiden Schenkeln an der Biegestelle teilweise mit Schaltflüssigkeit gefüllt
ist.
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Ein' anderee Ausführungsbeispiel sieht vor, dass der Anker an seinem
der Kontaktstelle entgegengesetzten Ende U-Pörmig umgebogen und der Zwischenraum
zwischen den Schenkeln an der Biegestelle teilweise mit Schaltflüssigkeit gefüllt
ist.
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Wieder ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, dass
der Anker an seinem der Kontaktatelle entgegengesetzten Ende quer zur Längachse
beidseitig U-förmig umgelappt und der Zwischenraum zwischen diesen umgelappten Enden
und dem übrigen
Ankerteil teilweise mit Schaltflüssigkeit gefüllt
ist.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen im einzelnen: Pig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Schalteinrichtung
in vergrösserter, teilweise geschnittener Darstellung; Fig. 2 ein anderes Ausführungsbeispiel
der Schalteinichtung wiederum vergrössert und teilweise geschnitten; Fig. 3 ein
weiteres Ausführungebeispiel der Erfindung, ebenfalls vergrössert und teilweise
geschnitten; Fig, 4 ein Ausführungsbeispiel des Ankers in Ansicht von oben und von
der Seite; Fig. 5 ein anderes Ausführungebeispiel des Ankere in Ansicht von oben
und von der Stirneelte; In Fig. 1 ist mit 1 eine Trägerplatte aus magnetisierbarem
Metall bezeichnet, in die mittels eines Druckglaseinschmelz pfropfena 2 ein magnetisierbarer
Stiftkern 3 gasdicht eingesetzt ist. Auf die Trigerplatte 1 ist ein metallischer
Schutzdeckel 4 aufgesetzt, der über einen Flansch 5 mittels elektrischer Widerstandeschweissung
gas dicht mit ihr verbunden iet. An diesem Schutzdeckel 4 ist über eine Ankerrtokstellfeder
6 ein magnetisierbarer Anker 7 derart beweglioh angeordnet, dass sein freies Ende
in der Ankerruhelage an einer Sicke 8 des Schutzdeckels 4 unter gewisser Vorepannung
anliegt und in der Arbeitslage mit dem ihm gegenüberstehenden Ende 9 des Stiftkernes
3 kontaktgebend zusammenarbeitet. Diese Arbeitslage des Ankers wird erreicht, wenn
über den mit lo bezeichneten Arbeitsluftspalt ein auereichender magnetischer Wirkfluss
verläuft, der entweder
vdn einer dien Stiftkern umschliessenden,
nicht dargestellten Eriegerwicklung oder von einem gleichfalls nicht iargestellten
Dauermagneten ausgehen kann und sich über ein ebenfalls nicht geeichnetes Flussleitblech
schliesst, welches das abgebrochen dargestellte Ende des Stiftkernes 3 und den dem
Anker 7 gegenüberstehenden Teil der Trägerplatte 1 magnetisch verbindet. Mit 11
ist ein Vorrat an Schaltflüssigkeit, vorzugsweise Quecksilber bezeichnet, der zur
kapillaren Versorgung der eigentlichen Schaltstelle dient und sich aus dem Gesamt-Benetzungsfilm
der Innenflächen des aus der Trägerplatte einer seits und dem Schutzdeckel andererseits
aufgebauten Schutzraumes stets wieder ergänzt. Zur Definierung dieses Vorrats an
SchaRtflUssigkeit im Zusammenhang mit der vorhandenen Kapillarwirkung zur Schaltstelle
hin ist ein an der Trägerplatte befestigtes Distanzplättchen 12 vorgesehen, das
mit seiner Dicke den Abstand zum Anker und damit die Menge der Schaltflüssigkeit
bestimmt. Das kontaktgebende Ende des Stiftkernes 3 ist in ersichtlicher Weise als
gerundete Kuppe ausgebildet, was sich als besonders günstig für eine definierte
Benetzung der kontaktgebenden Oberfläche erweist. Die gesamte Innenfläche des Schutzdeckels
4 und der Trägerplatte 1 mit Ausnahme des Drdckglaseinschmelzpfropfens 2 ist in
nicht näher ersiohthöher Weise mit der verwendeten Schaltflüssigkeit benetzt, einem
praktisch unendlich großen Vorrat an Schaltflüssig kett entspricht und ein Trockenschalten
d-er Kontaktstelle mit Sicherheit verhindert.
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Die in Fig. 2 gezeigte Schalteinrichtung besitzt eine Trägerplatte
13 mit einem über einen Druckglaseinschmelzpfropfen 14 gasdicht eingesetzten magnetisierbaren
Stiftkern 15 und einen Schutzdeckel 16 mit einer Sicke 17. Eine'mit 18 bezeichnete
Ankerrückstellfeder ist bei diesem Aus'?ührungsbeispiel am.unbewegten Ende U-förmig
abgebogen und mit ihrem kürzeren Schenkel an der Trägerplatte befestigt. Der Zwischenraum
zwischen den Schenkeln an der Biegestelle der'Ankerrückstellfeder
ist
mit Schaltflüssigkeit 19 gefüllt und am freien beweglichen Ende ist, ein Anker 20
befestigt, der in seiner Ruhelage an der bereits erwähnten Sicke 17 anliegt und
in aeiner Arbeitslage mit dem ihm gegenüberstehenden Ende des Stiftkernes 15 kontaktgebend
zusammenarbeitet. Mit 21 ist eine am Stiftkern befestigte Schutzkappe bezeichnet,
welche den Druckglaseinschmelzpfropfen 14 in einem gewissen Abstand überdeckt und
Spritzer aus der Schaltflüssigkeit, wie sie beimSchaltvorgang auftreten können,
abhält,so dass sich keine galvanisch leitende Brücke zwischen der Trägerplatte 13
und dem Stiftkern 15 bilden kann.
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Die Schalteinrichtung gemäss Fig. 3 besitzt wiederum eine Trägerplatte
22 mit einem Stiftkern 23, einer Druckglaseinschmelzperle 24, einem Schutzdeckel
25 mit einer Sicke 26, einem Anker 27 und einer am Schutzdeckel befestigten Ankerrückstellfeder
28. Das Teil 29 ist ein U-förmig gebogenes Blech, dessen einer Schenkel an der Trägerplatte
22 befertigt ist und deasen anderer Schenkel mit Abstand das unbewegte Ende der
Ankerrückstellfeder überlappt. Es dient in ähnlichter Weise wie das Distanzplättchen
12 der Anordnung nach Fig. 1 zur Ansammlung eines Vorrats von Schaltflüssigkeit
30, aus dem die eigentliohe Schaltetelle zwischen dem Anker 27 und dem Ende des
Stiftkernes 23 kapillar benet wird.
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Die in den Figuren 4 und 5 dargeßtellten Anker zeigen Ausbildungsformen,
mit denen ein die eigentliche Sohaltetelle benetzender Vorrat an Schaltflüssigkeit
gesammelt wird.
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Hierzu iet beim Anker 31 nach Fig. 4 das dem kontaktgebenden Ende
32 entgegengesetzte Ende 33 U-förmig umgebogen und der Zwischenraum zwischen den
beiden Schenkeln an der Biegestelle teilweise mit Schaltflüssigkeit 34 gefüllt.
Bei dem in Fig. 5 gezeigten Anker 35 hingegen sind an dem der Kontaktstelle 36 gegenüberliegenden
Ende quer zur längsachse des
Anker bei Lappen S7 und 38 umgebogen,
zwischen denen die mit 39 bezeichnete Schaltflüssigkeit gespeichert ist.
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11 PatentansprUche 5 Figuren