DE684355C - Elektrischer Schalter mit Quecksilberkontakten - Google Patents

Description

• Elektrischer Schalter mit Quecksilberkontakten Die Erfindung bezieht sich auf Schalter mit Quecksilberkontakten, welche z. B. für Kontaktbetätigungen in der Fernmeldetechnik und bei andern elektrischen Schaltvorgängen Anwendung finden.
• Durch die Erfindung wird ermöglicht, auf einfache Weise unter geringem Aufwand an Material, Erstellungskosten und in sehr beschränkten Raumverhältnissen eine verhältnismäßig große Anzahl von Stromkreisen gleichzeitig zu steuern.
• Die bisher bekannten O_uecksilberkontaktvorrichtungen, die unter Luftabschluß arbeiten, werden durch Kippen der aus Glas oder einem andern Isolierstoff bestehenden, luftdicht geschlossenen Quecksilbergefäße betätigt. Solche Vorrichtungen eignen sich nicht zur gleichzeitigen Steuerung einer großen Zahl von Stromkreisen. Es ist auch schon der Vorschlag gemacht worden, in Quecksilberkammern, die auf einer Seite mit einem elektrischen Leiter in Verbindung stehen, einen längs beweglichen, an einer Federklinke angeordneten Kontaktstöpsel in die Quecksilbermasse einzutauchen. Es ist nun nicht möglich, solche Kontaktvorrichtungen dauernd unter Luftabschluß arbeiten zu lassen. Beim Auftreten von elektrischen Funken wird das O_uecksilber durch den Luftsauerstoff oxydiert, wodurch der elektrische Stromschluß verschlechtert und schließlich, wenn der Zustand längere Zeit andauert, unmöglich wird. Ein dauernd einwandfreier Stromschluß mit Quecksilber ist nur unter Luftabschluß wenigstens der Kontaktstelle möglich. Dies wird nach der Erfindung dadurch ermöglicht, daß zwei in einem Isolierkörper angeordnete, mit Quecksi -lber vollgefüllte Kammern, deren Quecksilberinhalt jeweils mit mindestens einer elektrischen Leitung leitend verbunden ist, durch einen Kanal, der so eng ist, daB Oueck-" silber durch ihn nicht hindurchtreten ka4:n;l miteinander verbunden sind, und daB -ein durch die eine Kammer geführter Schaltstift.. in seiner Längsrichtung durch den Kanal und die andere Kammer verschiebbar ist, wodurch eine leitende Verbindung zwischen dem Quecksilberinhalt der beiden Kammern hergestellt oder aufgehoben wird. Das Öffnen und Schließen des Stromkreises erfolgt also in einem von zwei Quecksilbermassen luftdicht abgeschlossenen Raum, in welchem mangels Sauerstoff eine Oxydation des Quecksilbers bei Funkenbildung verhindert wird. Es ist daher ein dauernd einwandfreies Schließen und Öffnen des Stromkreises gewährleistet.
• Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele einer Kontaktvorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt.
• Fig. i zeigt im Vertikalschnitt eine Ausführungsform mit je zwei hintereinander angeordneten Kammern, Fig. 2 eine zweite Ausführung im Schnitt mit einem Doppelblock mit je zwei hintereinander angeordneten Kontaktkammern, Fig.3 zeigt einen Teilschnitt für beide Ausführungen in größerem Maßstab, Fig.4 eine Platte in Ansicht mit einer Anzahl von Kontaktstöpseln.
• Gemäß Fig. i sind drei Platten 1, 2, 3 aus Isoliermaterial zu einem Block vereinigt. Auf den innern Seiten der Platten i und 3 und auf beiden Seiten der Platte 2 sind koaxial zueinander Vertiefungen 4 angeordnet. Je zwei solcher Vertiefungen der Platten i und 2 bzw. 2 und 3 bilden zusammen zwei liegende zylindrische Kammern zur Aufnahme von Quecksilber, das als Kontakt dient. Zwischen den Platten i und 2 bzw. 2 und 3 sind mindestens ebenso viele metallische Leitschichten 5 und 6 bzw. .7 und 8 vorhanden, als der Kontaktblock 1, 2, 3 Paare von hintereinanderliegenden Kammern aufweist. Die Leitschichten 5 und 6 bzw. 7 und 8 sind durch eine Isolierschicht 9 voneinander isoliert. Bei jeder Kammer weisen die Leitschichten - und die Isolierschicht ein Loch auf. Diejenige Leitschicht, die mit der OOuecksilbermasse einer Kammer in Kontakt sein soll (in Fig. 3 z. B. die Leitschicht 6), hat ein Loch io, dessen Durchmesser kleiner ist als der der das Quecksilber aufnehmenden Kammer 4. Diese Leitschicht taucht also mit dem Rand ihres Loches in das Quecksilber ein. Die Berührungsfläche zwischen Leitschicht und Quecksilber ist somit verhältnismäßig groß, so daß ein sicherer Kontakt gewährleistet ist. Das Loch i i derjenigen Leitschichten, die .mit dem Quecksilber nicht in Berührung kommen dürfen (in Fig. 3 z. B. der Leitschicht 5), hat einen #'iöBeren Durchmesser als die Kammer 4.
• iese Leitschicht steht mit der Ouecksilber-@masse nicht in elektrisch leitender Verbindung, weil die Leitschichten so dünn bemessen sind, z. B. o,i mm, daß das Quecksilber infolge der ihm eigenen Kohäsion nicht in die innerhalb des Lochrandes vorhandene Rinne 12 einzudringen vermag. Um jedoch auf alle Fälle sicher zu sein, daß kein Quecksilber mit der Leitschicht 5 in Berührung kämmen kann, die mit der betreffenden Quecksilbermasse nicht in elektrisch leitende Verbindung treten darf, wird die Rinne 12 mit isolierender plastischer Masse, z. B. einem Isolierlack, ausgefüllt. Von den Leitschichten sind nach außen Lappen 5' bzw. 6' über die Platten 1, 2, 3 hinausgeführt und je mit einem oder mehreren Anschlußdrähten 13 versehen. Die Lappen 5' und 6' sind verschieden lang, um die Drähte 13 übersichtlich auseinander zu halten. Um eine leitende Verbindung zwischen dem Quecksilber zweier koaxial hintereinanderliegender Kammern und folglich auch zwischen den mit ihrem Lochrand in dieselben eintauchenden Leitschichten herzustellen, führt von außen in jede Kammer und von der einen Kammer zur andern koaxial liegenden Kammer je ein Kanal 14 bzw. 15, durch den dünne, als Schaltstifte dienende Metalldrähtchen 16 bzw. 16' gehen, die an einem plattenförmigen Träger 17 bzw. 17' festsitzen. Beide Stöpselträger 17 und 17' sind auf einer gemeinsamen Stange 18 zu beiden Seiten des Blockes 1, 2, 3 befestigt. Die Stange 18 ist in einer die Platten des Blockes 1, 2, 3 zusammenhaltenden Hülse i9 mit Endflanschen aus Isolierstoff axial verschiebbar geführt. Sie kann durch irgendwelchen mechanisch oder elektromagnetisch angetriebenen Mechanismus hin und her bewegt werden. Die Länge der Schaltstifte ist so bemessen, daß ihr inneres Ende in zurückgezogener Stellung in dem Kanal 15 liegt, also das Quecksilber in der vorderen Kammer nicht berührt, in vorgeschobener Stellung aber mit der Spitze in das Quecksilber eindringt. Im ersten Falle ist die elektrische Verbindung zwischen dem Quecksilberinhalt der hintereinanderliegenden Kammer 4 unterbrochen (Fig. i oben), und im zweiten Falle ist diese Verbindung hergestellt (Fig. i unten). Bei jeder Bewegung der Stange 18 wird also bei dem in Fig. z dargestellten Beispiel eine Verbindung unterbrochen und eine andere hergestellt. Damit an die Mündungen der Kanäle 14 und 15 bei der Hinundherbewegung der Kontaktstöpsel kein Quecksilber gelangen, also eine sichere Abdichtung zwischen zwei hintereinanderliegenden Kammern erzielt werden kann, sind die Enden der Kammern spitzwinklig konisch verengt, so daß der Meniskus des Quecksilbers wohl in diesen konisch verengten Raum hineinragen kann, jedoch infolge der Kohäsion des Quecksilbers normalerweise nicht die Mündungen. der Kanäle erreicht (Fig. 3 rechts).
• Statt in einem und demselben Block bei einer Bewegung der Stange 18 in einer Richtung eine Kontaktverbindung herzustellen und eine andere zu unterbrechen, können- für -eine Mehrzahl von Verbindungen alle gleichzeitig hergestellt oder unterbrochen werden und zu gleicher Zeit in einem andern Block unterbrochen oder hergestellt werden. Eine solche Ausführung ist in Fig.2 dargestellt. Hier sind zwei Blöcke 2o und 21 auf einer gemeinsamen Hülse (oder mehreren mit Abstand nebeneinander angeordneten Hülsen) i9 zu einem Doppelblock vereinigt; um die Hülse herum sind eine Anzahl Kammerpaare 4 gruppiert (Fig.4). Die Stöpselträger 17 und 17' tragen für jedes Kammerpaar einen haarfeinen Schaltstift 16 bzw. i6'. In der Bewegungsrichtung von links nach rechts stellen alle Schaltstifte 16 je eine elektrische Verbindung zwischen dem Quecksilber zweier hintereinanderliegender Kammern her, und die Stöpsel 16' unterbrechen gleichzeitig die elektrische Verbindung zwischen dem ihnen zugehörenden Quecksilber. Bei einer größeren Zahl von Leitschichten und Schaltstiften sind die nach außen geführten Lappen 22 mit den Anschlußdrähten 23 verschieden lang und gruppenweise zueinander versetzt (Fig.4), um eine gute übersicht über die Anschlüsse zu gewinnen und dieselben gut zugänglich zu machen.
• Die Isolierplatte :2 wird zweckmäßig aus einem Stück Isoliermaterial angefertigt, damit der Öffnungsfunke des Stromkreises in einem sehr kleinen Luftraum stattfindet,. welcher einerseits durch Isoliermaterial und anderseits durch Quecksilber von der Außenluft abgeschlossen ist, so daß der Sauerstoff in diesem Raum sehr bald zu Quecksilberoxyd reduziert wird und alsdann eine weitere Oxydation verhindert wird.
• Durch diese Konstruktion wird eine Oxydation des Quecksilbers verhindert, ohne daß das Kontaktsystem unter Vakuum betätigt werden muß.
• Es können natürlich beliebig viele solcher Schaltvorrichtungen in jeder geeigneten Gruppenformation zu einer Anlage zusammengebaut und die Schaltstiftträger durch eine gemeinsame oder für . Stufen- oder Gruppenschaltungen durch mehrere voneinander unabhängige Antriebsvorrichtungen betätigt sein, wobei die Schaltstifte statt gleiche auch ungleiche Längen haben können.
• Der Schalter nach der Erfindung kann in der gesamten Schwachstromtechnik und mit besonderem Vorteil in der Telephonie und Reklamebeleuchtung Verwendung finden.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: ° i. Elektrischer Schalter mit 0uecksilberkontakten, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in einem Isolierkörper (i, 2, 3) angeordnete, mit Quecksilber vollgefüllte Kammern (4), deren Quecksilberinhalt jeweils mit mindestens einer elektrischen Leitung (i3) leitend verbunden ist, durch einen Kanal (i5), der so -eng ist, daß Ouecksilber durch ihn nicht hindurchtOreten kann, miteinander verbunden sind, und daß ein durch die eine Kammer (4) geführter Schaltstift (i6) in seiner Längsrichtung durch den Kanal (i5) und die andere Kammer (4) verschiebbar ist, wodurch eine leitende Verbindung zwischen dem O_uecksilberinhalt der beiden Kammern hergestellt oder aufgehoben wird.
2. 2. Elektrischer Schalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur gleichzeitigen Betätigung mehrerer Schaltstellen mehrere Schaltstifte (i6) an einem gemeinsamen Träger (i7) gegeneinander isoliert angeordnet sind.
3. 3. Elektrischer Schalter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß jede Quecksilberkammer (4) durch gegeneinander offene Aussparungen zweier zu einem Block vereinigter Isolierplatten (i, 2 bzw. 3) gebildet ist.
4. 4. Elektrischer Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Block bildenden Platten (i, 2, 3) durch eine sie in der Mitte durchsetzende Hülse (i9) mit Endflanschen zusammengehalten sind, durch welche eine axial hin und her bewegliche Stange (i8) geht, auf der zu beiden Seiten des Blockes je ein Schaltstift (i5) angeordnet ist.
5. 5. Elektrischer Schalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Isolierplatten (i, 2, 3) leitende, gegeneinander isolierte Metallschichten (5, 6, 7, 8) angeordnet sind, die zu den Quecksilberkammern (4) koaxiale Löcher (io) aufweisen, von denen diejenigen der an das Quecksilber anzuschließenden Schichten einen kleineren Durchmesser haben als der der Kammer, so daß der Lochrand in die Quecksilbermasse eintaucht, während die nicht an das Quecksilber einer Kammer (4) anzuschließenden Schichten (5, 6, 7, 8) Löcher (I I) von größerem Durchmesser als der der Kammer (q.) aufweisen, und deren Lochrand durch Isoliermittel so abgedeckt ist, daß seine Berührung mit dem Quecksilber nicht möglich ist.
6. 6. Elektrischer Schalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschichten Löcher (z z) von größerem Durchmesser als der der Kammer (¢) haben und nur so dick sind, daß das Quecksilber infolge seiner Kohäsion nicht in die vom Lochrand nach außen begrenzte Rinne (1z) eindringen kann.
7. 7. Elektrischer Schalter nach Anspruch ¢, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrischen Kammern zur Führung der Schaltstifte (6) an den Enden konisch verengt sind.