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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.
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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.
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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.
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Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele einer Kontaktvorrichtung
gemäß der Erfindung dargestellt.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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Durch diese Konstruktion wird eine Oxydation des Quecksilbers verhindert,
ohne daß das Kontaktsystem unter Vakuum betätigt werden muß.
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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.
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Der Schalter nach der Erfindung kann in der gesamten Schwachstromtechnik
und mit besonderem Vorteil in der Telephonie und Reklamebeleuchtung Verwendung finden.