DE2050710A1 - Elektrischer Neigungsschalter - Google Patents

Description

8382-70/Dr.V.B/Elf
Case 4056

Continental Oil Company, Ponca City, Oklahoma (V.St.A.)

Elektrischer Neigungsschalter

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Neigungsschalter mit einer Kammer, die eine elektrisch leitende Flüssigkeit enthält, und mit mindestens zwei Elektroden, die in der Kammer enden und bei entsprechender Neigung der Kammer durch die Flüssigkeit elektrisch überbrückbar sind.

Die bekannten Neigungsschalter enthalten gewöhnlich ein an beiden Enden geschlossenes Glasröhrchen, dessen Form im wesentlichen einem Teil eines Torus entspricht. In das eine Ende des Glasröhrchens sind zwei Elektroden eingeschmolzen, deren blanke innere Enden bei entsprechender Neigung des Glasröhrchens durch einen in ihm enthaltenen Quecksilbertropfen elektrisch überbrückbar sind.

Ein Nachteil dieser bekannten Quecksilberneigungsschalter ist ihre Empfindlichkeit gegen Stöße und Vibrationen. Wenn sie z.B. auf einem Kraftfahrzeug oder einer anderen Vibrationen unterworfenen Einrichtung verwendet werden, kann der den Neigungsschalter enthaltende Stromkreis durch Verspritzen des Quecksilbers auch ohne entsprechende Neigung des Schalters fälschlich geschlossen oder geöffnet werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe · zugrunde, einen elektrischen Neigungsschalter, insbesondere

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einen Quecksilberschalter anzugeben, der sich durch eine weitgehende Unempfindlichkeit gegen Vibrationen und Stöße auszeichnet.

Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem elektrischen Neigungsschalter der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Kammer durch zwei im wesentlichen konische, mit den den Spitzen abgewandten Enden verbundene Kammerwände begrenzt ist und beiden Spitzen der Kammerwände eine die Bewegung der Flüssigkeit behindernde Vorrichtung enthält.

Der vorliegende elektrische Neigungsschalter ist nicht nur wesentlich weniger beschleunigungsempfindlich als die bekannten Schalter, er hat darüber hinaus auch noch den Vorteil, daß er durch Neigung in beliebiger Richtung betätigbar ist.

Die Figuren 1 bis 4 der Zeichnung zeigen verschiedene Ausführung! beispiele der Erfindung.

Der in Figur 1 dargestellte Quecksilberschalter hat eine Kammer 10, die eine gewisse Menge Quecksilber 11 und zwei Elektroden enthält. Gewünschtenfalls können auch mehr als zwei Elektroden vorgesehen sein. Die Kammer 10 wird durch eine obere Wand 13 und eine untere Wand 14 gebildet, die gemäss der Erfindung beide im wesentlichen kegelförmig sind. Der Abstand der Wände 13 und ist so gross gewählt, daß das Quecksilber ohne Störungen durch die Oberflächenspannung in der Kammer frei fHessen kann. Der am unteren Ende der unteren Wand 14 befindliche Scheitel dieser Wand ist vorzugsweise, wie dargestellt, abgerundet , um Spalte oder scharfe Ecken zu vermeiden, die durch die Oberflächenspannung eine freie Bewegung des Quecksilbers behindern wurden. Bei dem Ausführungsbei¥>iel gesaäss Figur 1 ist der Scheitelbereich der oberen Wand 13 nach oben konvex und hat von der unteren Wand 14 einen solchen Abstand, daß er sich der Oberfläche des Quecksilbers 11 anpasst oder einen kleinen Abstand von dieser hat. Die Kammerwände 13 und 14 sind am Umfang ihrer Basen , also an

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ihren oberen Enden miteinander verbunden, so daß die Kammer flüssigkeitsdicht abgeschlossen ist. Vorzugsweise bilden die Wände an ihrer Verbindungsstelle , wie dargestellt, eine glatte oder abgerundete Innenfläche. Die Elektroden 15 sind an den Durchführungsstellen 15 dicht mit den Wänden der Kammer 10 verschmolzen. Bei diesem Ausführungsbeispiel tritt die eine Elektro de 12 durch die obere Wand 13 und die andere durch die untere Wand 14 in die Kammer ein. Bei einem Schalter mit Ruhekontakt reichen die inneren Enden beider Elektroden 12 im Quecksilber vorzugsweise in der Mitte des Quecksilbertropfens, wenn sich das Quecksilber in seiner Ruhelage zwischen den Scheitelenden der Wände befindet.

Die Ausführungsform gemäss Figur 2 unterscheidet sich von der gemäss Figur 1, daß ein Verspritzen des Quecksilbers durch die Formgebung der unteren Wand 14 weitgehend verhindert wird und nicht wie beim Ausführungsbeispiel gemäss Figur 1 durch den konvexen Scheitel der oberen Wand 13. Die untere Wand 14 ist bei der Ausführungsform gemäss Figur 2 mit einer halsartigen Einschnürung 16 versehen, der Abstand von der oberen Viand 13 so bemessen ist, daß ein Verspritzen eines grösseren Teiles des Quecksilbers zwischen den Wänden verhindert wird, während andererseits das Quecksilber frei fHessen kann, wenn die Achse der Kammer aus der Vertikalen gekippt wird. Die Einschnürung bewirkt auch, daß der Kontakt zwischen den Elektroden rasch und sauber unterbrochen wird, wenn das Quecksilber beim Kippen der Kammer die durch die Einschnürung gebildete Erhöhung überwunden hat. Bei dieser Ausführungsform treten beide Elektroden 12 durch die untere Wand 14 in die Kammer 10 ein.

Bei der Ausführungsform gemäss Figur 3 haben sowohl die obere Wand 13 als auch die untere Wand 14 eine im wesentlichen konische Form mit glatten, etwas abgerundeten Scheitelenden. Das Verspritzen des Quecksilbers wird durch eine durchbrochene Trennf wand 17 verhindert, die bei der oberen Oberfläche des Queck-

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silbers 11 angeordnet ist. Die Trennwand 17 ist als nach oben konvexes Netz dargestellt, sie könnte jedoch auch eben sein und/oder ein perforiertes Blech enthalten. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Elektroden 12 koaxial und durch einen zwischen ihnen angeordneten geeigneten Isolator getrennt.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Figur 4jwird das Verspritzen des Quecksilbers durch eine Anzahl von Eindrückungen oder Vorsprüngen 18 in der Kammer verhindert, die sich unmittelbar über der normalen Oberfläche des Quecksilbers 11 befinden und vorzugsweise an der oberen Wand 13 vorgesehen sind. Die eine der Elektroden 12 hat ein ringförmiges Ende, das das in der Kammer befindliche innere Ende der anderen Elektrode 12 im Abstand umgibt. Ausserdem ist noch eine dritte Elektrode 12', die hier die Form eines Kreisringes hat, im Abstand oberhalb der normalen Oberfläche des Quecksilbers 11 angeordnet. Die Elektrode 12' bildet mit der einen Elektrode 12 einen Arbeitskontakt. Selbstverständlich enthält die Kammer 10 genügend Quecksilber, um eine Verbindung zwischen der einen Elektrode 12 und der Elektrode 12' herstellen zu können, wenn der Schalter sich in der gekippten Lage befindet.

Die Neigung der Wand 14 bezüglich der (im Ruhezustand) vertikalen Achse des Schalters bestimmt offensichtlich den für die Betätigung des Schalters erforderlichen Neigungswinkel. Da der vorliegende Schalter bezüglich seiner Mittelachse im wesentlichen symmetrisch ist, lässt er sich durch Kippen in beliebiger Richtung aus der Vertikalen betätigen.

Die Kammer 10 kann aus einem Stück oder mehreren Teilen hergestellt werden und aus einem Isoliermaterial, wie Glas oder einem geeigneten Kunststoff bestehen. Das Haupterfordernis besteht darin, daß die Kammerwand kein Amalgam mit Quecksilber bildet, bzw. mit Quecksilber oder einer anderen an dessen Stelle ver-

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wendeten elektrisch leitenden Flüssigkeit nicht in unerwünschter Weise reagiert. Die Elektroden bestehen aus einem elektrischen Leitermaterial, das ebenfalls vorzugsweise kein Amalgam bildet bzw. nicht mit der im Schalter enthaltenen Flüssigkeit reagiert. Wenn auch im Prinzip irgendeine beliebige leitende Flüssigkeit zur Kontaktgabe in der Kammer verwendet werden kann, so ist doch Quecksilber wegen seiner hohen spezifischen Dichte und der Tatsache, daß es sich nicht durch Elektrolyse zersetzt, in weitaus den meisten Fällen vorzuziehen.

Offensichtlich können verschiedene Merkmale der beschriebenen Ausführungsbeispiele vertauscht oder kombiniert werden. Man kann z.B. das Netz 17 (Figur 3) in Verbindung mit der in Fig.2 dargestellten Elektrodenanordnung und/oder zusätzlich zu anderen, die Bewegung des Quecksilbers behindernden Vorrichtungen verwenden.

Claims (8)

1. 2ÜS0710

   -6-

   Patenta n Sprüche

   Elektrischer Neigungsschalter rait einer Kammer, die eine elektrisch leitende Flüssigkeit enthält, und mit mindestens zwei Elektroden, die in der Kammer enden und bei entsprechender Neigung der Kammer durch die Flüssigkeit elektrisöh übörbrückbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß ' die Kammer durch zwei im wesentlichen konische, mit den den Schei teln abgewandten Enden verbundene Kammerwände,(13,14) begrenzt ist und bei den Scheiteln der Kammerwände eine die Bewegung der Flüssigkeit (11) behindernde Vorrichtung (16 bis 19) enthält.,
2. 2.) Neigungsschalter nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet , daß die die Bewegung der Flüssigkeit (11) behindernde Vorrichtung einen zur Basis hin konvexen Bereich am Scheitel der inneren Kammerwand (13) enthält.
3. 3.) Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet , daß die die Bewegung der Flüssigkeit (11) behindernde Vorrichtung eine durchbrochene Trennwand (17) umfasst, die zwischen dem Scheitelteil und dem Rest der Kammer (10) angeordnet ist.
4. 4.) Neigungsschalter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Bewegung der Flüssigkeit (11) behindernde Vorrichtung einen eingeschnürten Teil (16) der äußeren Kammerwand (14) enthält.
5. 5.) Neigungsschalter nach Anspruch 1,2,3 oder 4, d a du r c h gekennzeichnet , daß die die Bewegung der Flüssigkeit (11) behindernde Vorrichtung eine Anzahl von in die Kammer (10) reichenden Vorsprüngen (18) enthält.

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6. 6.) Neigungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (12) koaxial ausgebildet und durch einen im Querschnitt ringförmigen Isolator getrennt sind.
7. 7.) Neigungsschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a durch gekennzeichnet, daß eine erste Elektrode im wesentlichen gerade ist und daß eine zweite Elektrode in einem Ring endet, der beim Ende der ersten Elektrode und im Abstand von diesem angeordnet ist,(Fig.4).
8. 8.) Neigungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Elektroden im Scheitelbereich des Gehäuses (10) angeord net ist.

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