DE2621114A1

DE2621114A1 - Schaltvorrichtung

Info

Publication number: DE2621114A1
Application number: DE19762621114
Authority: DE
Inventors: Anthony Steinmetz
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1975-05-26
Filing date: 1976-05-13
Publication date: 1976-12-16
Also published as: ES448191A1; GB1546469A; BR7603308A; JPS5210548A; US4066859A; BE842159A; FR2312847A1; NL7506140A

Description

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.....χ; 26. Mai 1976 Jelm/WJM/Va.

17-4-1976.

Schaltvorrichtung.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltvorrichtung mit einem mit flüssigem Metall benetzten bewegbaren Kontakt, wie einen Schalter oder ein Relais in einer gegen die Luft verschlossenen Umhüllung.

Bei bekannten Sehaltvorrichtungen wird, wenn den schaltenden Kontakten die strengsten Anforderungen ill bezug auf Belastung, Lebensdauer und Konstanz des Kontaktwiderstandes gestellt werden, Quecksilber als Kontaktmaterial verwendet. Gewöhnlich ist bei einem derartigen Schalter das Quecksilber innerhalb eines Glasrohres eingeschlossen. Der Kontakt wird durch Verschiebung eines Flüssigkeitstropfens oder mittels bewegbarer mit Queck-

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silber benetzter Kontakte hergestellt. Beim letzteren Typ ist es erforderlich, dass ein Quecksilbervorrat in der Umhüllung vorhanden ist, der durch Kapillarwirkung eine kontinuierliche Benetzung der Oberfläche des Kontaktgliedes sicherstellt. Dies ist notwendig, um durch Verdampfung von der Kontaktoberfläche verschwindendes Quecksilber wieder zu ergänzen.

Das Material, das mit dem flüssigen Kontaktmetall in Berührung ist, wird derart gewählt, dass es bei der Betriebstemperatur nicht auf störende Weise mit diesem Metall reagiert. Es empfiehlt sich, dazu Metalle zu wählen, die leicht, beispielsweise durch eine Temperaturbehandlung, mit der flüssigen Metallegierung benetzt werden können, wie Molybdän, Nickel, Eisen, Tantal, Niob oder Rhenium.

Die Erfindung bezweckt, eine Schaltvorrichtung zu schaffen, die eine einfache Bauart aufweisen, wie einen professionellen Zungenkontakt in einer luftdicht verschlossenen Umhüllung mit äusserer Erregung, der doch, preiswert ist, einen niedrigen konstanten, von der Kontaktkraft unabhängigen Kontaktwiderstand, eine hohe Belastbarkeit und eine geringe Prellung aufweist und bis zu einer grossen Anzahl von Schaltvorgangen brauchbar ist.

Die Schaltvorrichtung mit einem mit flüssigem Metall benetzten bewegbaren Kontakt ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenkontakt eine Oberflächenschicht aufweist, die aus einem nichtmetallischen Material besteht, das mit dem flüssigen Metall nicht be-

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— 3 — netzt wird.

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Ein sehr geeigneter Überzug besteht aus Graphit, das durch Aufdampfen oder Kathodenzerstäubung in einer dünnen Schicht mit einer Dicke zwischen 0,1 und 10 /um aufgebracht wird.

Nach einer anderen Ausführungsform ist der

Gegenkontakt mit einer Schicht mit einer Dicke von 0,1 bis 10 /tun überzogen, die aus einem isolierenden nichtmetallischen Material besteht und in der eine oder mehr Offnungen mit einer maximalen Grosse von 10 /um² vorgesehen sind, durch die das unterliegende Metall an der Stelle der Kontaktfläche teilweise frei gehalten wird. Es ist vorteilhaft, auf dem benetzten Kontakt und/oder auf dem Gegenkontakt zwischen dem magnetisierbaren metallischen Kontaktmaterial und dem flüssigen Metall bzw. dem nichtmetallischen Material eine Zwischenschicht mit einer Dicke bis zu etwa 100 /um aus nichtmagnetisierbarera Metall, wie Mo, vorzusehen. Durch das Vorhandensein der Zwischenschicht kann die benötigte Anzahl Amperewindungen der Anzug- und Abfallerregung beeinflusst werden.

Das unterliegende Metall wird vorzugsweise mit dem flüssigen Metall des gegenüberliegenden Kontakts gut benetzt. Dieses flüssige Metall besteht z.B. aus Nickeleisen.

Das Isoliermaterial, das auf dem Gegenkontakt vorhanden ist, kann u.a. Quarzglas, Alundum oder eine andere Glasart sein, von der eine Schicht wieder durch

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Aufdampfen oder Kathodenzerstäubung aufgebracht wird.

Die genannte(n) Offnung(en) in dem Isoliermaterial kann (können) darin durch Hochspannungsdurchschlag angebracht werden.

Der mit Metall benetzte bewegbare Kontakt ist vorzugsweise mit Nuten, vorzugsweise in der Längsrichtung, versehen. Diese Nuten können durch Plätten darin angebracht werden. Sie sorgen für einen Vorrat des flüssigen Metalls, das das verbrauchte Metall ergänzt.

Bei Anwendung des obenbeschriebenen Kontaktmaterials werden die Zungen zunächst, z.B. auf galvanischem Wege oder durch Zerstäubung, vor der Anbringung dieser Legierung verzinnt, um eine bessere Benetzung zu erhalten.

Nach der Erfindung, die eine Anzahl Ausführungsformen umfasst, die oben angegeben sind, wird eine Schaltvorrichtung mit einer verhältnismässig einfachen Bauart erhalten, deren Lebensdauer in bezug auf die erreichbare Anzahl Sehaltvorgänge im unbelasteten und im belasteten-Zusi^iiid erheblich länger ist als bisher mit einer Vorrichtung dieser Art erzielt werden konnte.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel einer Schaltvorrichtung näher erläutert.

Aus Draht der Zusammensetzung 50 Gew.^ Fe 50 Gew,^ Ni mit einem Durchmesser von 0,6 mm werden Kontaktfedern geschnitten und die Enden dieser Federn werden über eine Länge von 5 ram zu einer Rechteckform mit einer

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Breite von 2 mm und einer Dicke von 0,35 nun geplättet.

Zwei solcher Kontaktfedern werden in ein Glasrohr mit einer Dicke von 3j^ nun und einer Länge von 21 mm eingeschmolzen, wobei der Kontaktabstand 100 /um beträgt.

Vorher ist eine der Kontaktfedern mit Zinn und dann mit Quecksilber benetzt worden. Auf der anderen Kontaktfeder ist eine Schicht mit einer Dicke von 0,2 /um aus Quarzglas durch Zerstäubung angebracht und darin werden durch einige Durchschläge Löcher gebildet.

Die Federkennlinie beträgt 80 g/mm. Die Anzug erregung beträgt 30 Aw und die Abfallerregung 8 Aw.

Dauerversuche haben ergeben, dass eine der-

artige Schaltvorrichtung während mehr als 10 Schaltvorgänge im unbelasteten Zustand einen niedrigen Widerstand beibehält.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE . PHN. 8029, 17-4-1976,

1. J Schaltvorrichtung mit einem mit flüssigem Metall benetzten bewegbaren Kontakt, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenkontakt, der aus magnetisierbarem Metall besteht, eine Oberflächenschicht aufweist, die aus einem nicht-metallischen Material besteht, das mit dem flüssigen Metall nicht benetzt wird.

2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtmetallische Oberflächenschicht aus einem Isoliermaterial besteht, in dem mindestens eine Öffnung mit einer maximalen Grosse von 10 /um² vorgesehen ist.

3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der benetzte Kontakt und/oder der Gegenkontakt zwischen dem magnetisierbaren metallischen Kontaktmaterial und dem flüssigen Metall bzw. dem nichtmetallischen Material mit einer Zwischenschicht mit einer Dicke bis zu etwa 100 /um aus nichtmagnetisierbarem Metall, wie Mo, versehen ist.

4. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche

1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass der mit Metall benetzte bewegbare Kontakt mit Nuten, vorzugsweise in der Längsrichtung, versehen ist.

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