DE603821C

DE603821C - Electrical circuit breaker with at least one liquid contact

Info

Publication number: DE603821C
Application number: DES100115D
Authority: DE
Inventors: Richard Swinne
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1931-07-30
Filing date: 1931-07-30
Publication date: 1934-10-11

Description

Elektrischer Leistungsschalter mit mindestens einem Flüssigkeitskontakt Die Erfindung betrifft einen elektrischen Leistungsschalter mit mindestens einem Flüssigkeitskontakt.Electrical circuit breaker with at least one liquid contact The invention relates to an electrical circuit breaker with at least one Liquid contact.

Es ist bereits bekannt, Quecksilber als Kontaktmaterial zu verwenden, und zwar erstens in Fällen, in denen man einen Kontakt mit möglichst geringem übergangswiderstand herstellen will, ohne jedoch mittels dieses Kontaktes Leistungen zu schalten, und zweitens in Fällen, in denen es sich darum handelt, mit geringen mechanischen Kräften verhältnismäßig große Leistungen und diese oftmalig zu schalten. Für den zuerstgenannten Fall wird in der Regel lediglich der eine Kontakt von Quecksilber gebildet, während der Gegenkontakt aus einem festen Leiter besteht. Eine solche Anordnung wird beispielsweise zum Einschalten von Normalwiderständen in Meßanordnungen auch heutzutage noch in erheblichem Umfange verwendet.It is already known to use mercury as a contact material, First of all, in cases in which a contact is made with the lowest possible contact resistance wants to produce, but without switching services by means of this contact, and second, in cases where it is concerned, with low mechanical forces relatively large services and to switch them often. For the former Case is usually only formed during the one contact of mercury the mating contact consists of a solid conductor. Such an arrangement is for example for switching on standard resistances in measuring arrangements still in today used to a considerable extent.

Für die zweite Verwendungsart bieriutztman in der Regel Quecksilber als Kontakt und Gegenkontakt, indem man eine in einem Gefäß eingeschlossene Quecksilbermenge z. B. durch Lageänderung des Gefäßes teilt.As a rule, mercury is used for the second type of use as contact and counter-contact, by placing an amount of mercury enclosed in a vessel z. B. divides by changing the position of the vessel.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird bei elektrischen Leistungsschaltern reit mindestens einem Flüssigkeitskontakt die Kontaktflüssigkeit durch Gallium gebildet, und ,es sind hierbei Mittel vorgesehen, durch die das Gallium bei üblichen Raumtemperaturen flüssig gehalten wird.According to the present invention, in electrical circuit breakers the contact liquid is formed by gallium when at least one liquid contact occurs, and, there are here provided means by which the gallium at normal room temperatures is kept liquid.

Hierdurch wird ein wesentlicher technischer Fortschritt erzielt, der durch den besonders niedrigen Dampfdruck des Galliums gegeben ist. Bei Verwendung von festen Gegenkontakten, bei denen in der Regel für das flüssige Kontaktmaterial offene Behälter verwendet werden, ergibt sich der Vorzug, daß bei den üblichen Raumtemperaturen das Gallium praktisch überhaupt nicht verdampft, so daß die Gefahren, welche aus Quecksilberkontakten für die Gesundheit bisher entstanden, bei Verwendung von Galliumkontakten :entfallen. Besonders wesentlich ist es, da,ß der übergangswiderstand zwischen. einem festen Gegenkontakt und einem Galliumkontakt auf ein außerordentlich geringes Maß herabgesetzt werden kann, während Quecksilber, insbesondere in dem bei offenen Gefäßen unvermeidlichen unreinen Zustand, vielfach noch. einen meßbaren Übergangswiderstand hat, zumal wenn der feste Gegenkontakt, was bei dem Hantieren außerordentlich leicht vorkommen kann, mit einem Fettbrauch überzogen ist.As a result, a significant technical advance is achieved, the is given by the particularly low vapor pressure of gallium. Using of fixed mating contacts, where usually for the liquid contact material open containers are used, there is the advantage that at the usual room temperatures the gallium practically does not evaporate at all, so that the dangers which arise Mercury contacts for health so far have arisen when using gallium contacts : not applicable. It is particularly important that the contact resistance between. a fixed mating contact and a gallium contact to an extremely low level Level can be reduced while mercury, especially in the case of open Vessels inevitable unclean condition, in many cases still. a measurable contact resistance has, especially if the fixed mating contact, which is extremely easy to handle can occur, is coated with a fat consumption.

Für die an zweiter Stelle angeführte Verwendungsart des Quecksilbers, nämlich die Herstellung beider Schalterkontakte aus dem flüssigen Metall, hat das Gallium den erheb- lichen Vorzug, daß infolge des sehr geringen Dampfdruckes wesentlich größere Leistungen bei gleichen Dimensionen geschaltet werden können als bei der Verwendung von Quecksilber, das bei seinem hohen Dampfdruck stets die Gefahr in sich birgt, daß bei dem Abschalten größerer Leistungen ein Lichtbogen stehenbleibt.For the second type of use of mercury, namely the production of both switch contacts from the liquid metal, gallium has the considerable Union advantage that, due to the very low vapor pressure, much greater powers can be switched with the same dimensions than when using mercury, which, with its high vapor pressure, always carries the risk that an arc will stop when higher powers are switched off.

Gegenüber den bekannten Quecksilberkontakten hat das Gallium allerdings den Nachteil, daß es erst bei einer Temperatur von ungefähr 3o° C von dem festen in den flüssigen Aggregatzustand übergeht. Es@führten deshalb dahingehende Vorschläge, bei elektrischen Dampfapparaten Quecksilber beispielsweise durch Gallium zu ersetzen, nicht zum Ziel. Dieser Nachteil wird nach der vorliegenden Erfindung erst dadurch behoben, daß man bei aus Gallium bestehenden Kontakten Mittel vorsieht, durch die das Gallium zumindest bei der Kontaktgabe bei üblichen Raumtemperaturen flüssig gehalten wird. Man kann zu diesem Zweck eine elektrische Heizvorrichtung vorsehen, von der an den Galliumkontakt solche Wärmemengen abgegeben werden," daß auch bei den tiefsten betriebsmäßig vorkommenden Temperaturen die Temperatur des Galliumkontaktes oberhalb 3o° C gehalten wird. Auch kann man das Gallium mit anderen Stoffen in Verbindung bringen, beispielsweise legieren, so daß sein Schmelzpunkt herabgesetzt wird.Compared to the known mercury contacts, however, the gallium has the disadvantage that it is only at a temperature of about 30 ° C from the solid passes into the liquid state of aggregation. It @ therefore led to the following suggestions, to replace mercury with gallium, for example, in electric steamers, not to the goal. According to the present invention, this disadvantage only arises as a result corrected the fact that in the case of contacts made of gallium, means are provided through which the gallium is liquid at least when making contact at normal room temperatures is held. An electric heater can be provided for this purpose, of which such amounts of heat are given off to the gallium contact, "that also with the lowest temperatures occurring during operation is the temperature of the gallium contact is kept above 30 ° C. Gallium can also be combined with other substances bring, for example alloy, so that its melting point is lowered.

Als Behälter für einen Galliumschalter, bei dem ein Stromkreis durch Aufteilung einer Galliummenge unterbrochen werden soll, eignet sich jedes Isoliermaterial, das von Gallium nicht angegriffen wird, so z. B. Borsilicatglas oder Quarzglas. Man kann diese Behälter in der üblichen Weise entweder evakuieren oder mit einem oder mehreren geeigneten indifferenten Gasen, insbesondere Edelgasen, wie z. B. mit einem reichen Edelgas, wie Argon, Helium, oder mit einem Gemisch, wie z. B. Neon-Helium, füllen.As a container for a gallium switch with a circuit through it If the distribution of a quantity of gallium is to be interrupted, any insulating material is suitable, that is not attacked by gallium, e.g. B. borosilicate glass or quartz glass. You can either evacuate these containers in the usual way or with a or more suitable inert gases, in particular noble gases, such as. B. with a rich noble gas such as argon, helium, or with a mixture such as. B. Neon helium, fill.

Da >die Güte des metallischen Kontaktes mit Gallium durch Oxydhäute u. dgl. auf dem Gallium ungünstig beeinflußt wird, so werden erfindungsgemäß in den Behälter mit dem Galliumkontakt, insbesondere in ein mit dem eigentlichen Kontaktbehälter in Verbindung stehendes Ansatzgefäß, Stoffe eingeführt, welche zur Bildung von Wasserdampf, Sauerstoff und anderen, die Güte des metallischen Kontaktes ungünstig beeinflussenden Stoffen fähig sind, z. B. Alkali- oder Erdalkalimetalle. Auch empfiehlt es sich nach den üblichen vakuumtechnischen Erfahrungen, den Kontaktbehälter im Hochvakuum durch Abstreifen von :seiner Wasserhaut zu befreien; des weiteren empfiehlt es sich, auch das Gallium oder die Galliumlegierung, welche als Kontakt dient, im Hochvakuum zu entgasen. Man kann schließlich die Beheizung des Galliumkontaktes auch entbehrlich machen, wenn man eine Galliumlegierung verwendet, deren Schmelzpunkt niedriger als derjenige des reinen Galliums ist. Eine solche Legierung läßt sich z. B. durch Zusatz von Aluminium herstellen.There> the quality of the metallic contact with gallium through oxide skins and the like on which gallium is adversely affected, according to the invention in the container with the gallium contact, in particular in one with the actual contact container connecting vessel, substances introduced which lead to the formation of water vapor, Oxygen and others that have an adverse effect on the quality of the metallic contact Substances are capable, e.g. B. alkali or alkaline earth metals. It is also recommended According to the usual vacuum technology experience, the contact container in a high vacuum by stripping off: to free his water skin; it is also recommended also the gallium or the gallium alloy, which serves as a contact, in a high vacuum to degas. Finally, the heating of the gallium contact can also be dispensed with when using a gallium alloy whose melting point is lower than is that of pure gallium. Such an alloy can be z. B. by addition manufacture of aluminum.

Zur Bildung eines festen Gegenkontaktes eignen sich besonders mit Gallium nicht reagierende, hochschmelzende Metalle, wie z. B. Wolfram, Molybdän, Tantal, Eisen, Nicke, oder Legierungen dieser Metalle miteinander oder mit anderen Stoffen; mit Rücksicht auf die Aufrechterhaltung «der Güte des metallischen Kontaktes empfiehlt @es sich, diese Metalle oder Legierungen irn Hochvakuum sehr gut zu entgasen, insbesondere im Vakuum niederzuschmelzen und erstarren zu lassen.To form a fixed mating contact are particularly suitable with Gallium non-reactive, refractory metals, such as. B. tungsten, molybdenum, Tantalum, iron, nickel, or alloys of these metals with one another or with others Fabrics; with regard to the maintenance of the quality of the metallic contact It is recommended to degas these metals or alloys very well in a high vacuum, especially to melt down and solidify in a vacuum.

Eine gewisse Neigung zur Benetzung, die für die Verwendung von Gallium für beide Kontakte unerwünscht ist, zeigen z. B. reines Gallium wie auch manche Legierungen nur in so geringem Maße, daß sie bei der Anwendung geeigneter Behälter nicht mehr störend in Erscheinung tritt.A certain tendency towards wetting, which is essential for the use of gallium is undesirable for both contacts, show z. B. pure gallium as well as some Alloys only to such an extent that they can be used with suitable containers no longer appears disturbing.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Electrical circuit breaker with at least a liquid contact, characterized in that the contact liquid through Gallium is formed and that means are provided by which the gallium is formed usual room temperatures is kept liquid. a. Switch according to claim i, characterized by a suitable electrical heater, from which to the gallium contact such amounts of heat are released that, even with the lowest operationally occurring Temperatures the temperature of the gallium contact is kept above 30 ° C. 3. Switch according to claim i, characterized by the use of a gallium alloy, the melting point of which is lower than that of pure gallium. q .. switch according to claim i, characterized in that the mating contact consists of a solid conductive body, preferably made of refractory metal which does not react with gallium, e.g. B. made of tungsten, molybdenum, tantalum, iron, nickel or from their alloys with one another or with other substances. Switch according to claim i, characterized in that both interacting contacts are made of gallium. 6. Switch according to claim 5, marked 1 characterized by the use of an insulating container (e.g. made of borosilicate glass or Quartz glass), the gallium content of which is divided by changing the position of the container. can be united. Switch according to Claim 6, characterized by use one with inert gas (e.g. noble gas, pure, such as argon, helium, as a mixture, like neon-helium) filled hzw. evacuated container. B. switch according to claim 7, characterized by the use of substances that bind water vapor, Oxygen and others that have an adverse effect on the quality of the metallic contact Substances are capable, e.g. B. of A1kah or alkaline earth metals, in particular in one with the contact container in connection with the preparation vessel. 9. Switch according to claim i and 7, characterized by the use of metallic contacts (including Gallium or gallium alloy), which degassed or melted in a high vacuum are.