DE694619C

DE694619C - Mercury switch

Info

Publication number: DE694619C
Application number: DE1936A0079802
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1935-06-26
Filing date: 1936-06-27
Publication date: 1940-08-05
Also published as: GB471079A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Quecksilberschalter, bei dem die Schaltkapsel' von zwei Metallschalen gebildet wird, die durch, eine isolierende, mit einer exzentrisch, ajnge-5 ordneten Durchtrittsöffnung für das Quecksil-■ ber versehenen Scheidewand aus feuerfestem Material getrennt sind. Sämtliche Teile sind zu einer runden, um eine Achse drehbarem Kapsel vereinigt. Die Herstellung derartiger Schalter bereitete insofern Schwierigkeiten, als bei der hohen Schmelztemperatur des Bindemittels zwischen den Metallschalen und der Isolierwand eine Oxydation der Innenflächen der Metallschalen eintrat, wodurch ein hoher Übergangswiderstand für den Stromdurchgang an den Metallschalen entstand. Es ist zwar bekannt, bei der Einführung von Drähten in Vakuumgefäße die Oxydationsbildung durch besondere Hilfsmittel und durch eine besondere Vorbehandlung der ein-' zuführenden Drähte zu vermeiden, jedoch können diese bekannten Verfahren bei der Massenherstellung von Quecksilberschaltkapseln nicht verwendet werden.The invention relates to a mercury switch, in which the switching capsule is formed by two metal shells, which are one isolating, with one eccentric, ajnge-5 arranged passage opening for the mercury ■ provided septum made of fire-proof Material are separated. All parts are round, rotatable around an axis Capsule united. The production of such switches caused difficulties insofar as than at the high melting temperature of the binder between the metal shells and the insulating wall an oxidation of the inner surfaces of the metal shells occurred, whereby a high contact resistance for the passage of current on the metal shells was created. Although it is known at the time of the introduction of The formation of oxidation using special aids and wires in vacuum vessels to be avoided by a special pretreatment of the wires to be introduced, however these known processes can be used in the mass production of mercury switching capsules Not used.

Gemäß der Erfindung werden die bisher bestehenden Nachteile bei der Herstellung von Quecksilberschaltern, die aus zwei Metallschalen und einer isolierenden Scheidewand bestehen, die durch ein thermoplastisches Schmelzmaterial verbunden sind, dadurch beseitigt, daß das verwendete .Schmelzmaterial eine niedrige Schmelztemperatur besitzt, bei der eine Oxydation der Metallschalen nicht eintritt.According to the invention, the previously existing disadvantages in production of mercury switches, which consist of two metal shells and an insulating partition which are connected by a thermoplastic melting material, thereby eliminating that the used .Sschmelzmaterial has a low melting temperature, at which does not cause oxidation of the metal shells.

In'der Zeichnung zeigt Abb. 1 einen Längsschnitt durch 'die Schaltkapsel.In the drawing, Fig. 1 shows a longitudinal section through 'the switch capsule.

Abb. 2 ist eine Seitenansicht und Abb. 3 ein Längsschnitt durch die Isolierzwischenwand. Fig. 2 is a side view and Fig. 3 is a longitudinal section through the insulating partition.

. Abb. 4 ist eine Außenansicht der Schaltkapsel. '. Fig. 4 is an external view of the switch capsule. '

Die Abb. 5 bis 8 zeigen Vorrichtungen für die maschinelle Herstellung der Schaltkapsel.Figs. 5 to 8 show devices for the machine production of the switch capsule.

Die Schaltkapsel nach Abb. 1 besteht aus den beiden Metallschalen ι und 2, die durch die Isolierscheibe 3 getrennt sind. Die Isolierscheibe 3 besteht aus hochihitzebeständigem Isoliermaterial und ist mit der exzentrisch angeordneten Öffnung 8 für den Durchtritt des Quecksilbers 4 oder einer anderen Kontaktflüssigkeit versehen. Die Befestigung der Metallschalen auf. der Isolierzwischenwand· erfolgt folgendermaßen. Wie aus Abb. 3 ersichtlich, wird die Isolierzwischenwand 3 am Umfang mit einem Überzug 6 aus einem leicht schmelzenden Glas oder einem anderen thermoplastischen Material versehen. Um eine gute Trennung der beiden MetallschalenThe switch capsule according to Fig. 1 consists of the two metal shells ι and 2, which through the insulating washer 3 are separated. The insulating washer 3 is made of highly heat-resistant Insulating material and is with the eccentrically arranged opening 8 for the passage of mercury 4 or another contact liquid. The attachment the metal bowls on. the insulating partition is carried out as follows. As can be seen from Fig. 3, the insulating partition 3 is on Circumference with a coating 6 made of an easily melting glass or another thermoplastic material provided. To ensure a good separation of the two metal shells

voneinander zu erzielen, ist außerdem die Isoliertrennwand 3 am Umfange mit der Rippe 7 versehen. Die Schmelztemperatur des Bindemittels 6 ist so niedrig, daß eine Erhitzung der Metallschalen bis zur Rotglut bei der Herstellung der Kapseln nicht erfolgt. Um eine gute Verbindung zwischen den Metallschalen und der Isolierzwischenwand zu erreichen, wird zweckmäßig für die Metallschalen eine 260/oige Chromeisenlegierung verwendet und für das Bindemittel ein Material etwa folgender Zusammensetzung:to achieve from each other, is also the insulating partition 3 on the circumference with the Rib 7 provided. The melting temperature of the binder 6 is so low that heating the metal shells are red-hot during the manufacture of the capsules. To ensure a good connection between the metal shells and the insulating partition To achieve this, a 260% chrome iron alloy is expedient for the metal shells is used and a material of approximately the following composition for the binding agent:

SiO₂ 270/0SiO ₂ 270/0

Na₂O 80/0.Na ₂ O 80/0.

CaO 20/0CaO 20/0

MgO ... ..... 10/0MgO ... ..... 10/0

Al₂O₂ IW₀ Al ₂ O ₂ IW ₀

PbO -.... 440/0PbO -.... 440/0

B₂O₃ 170/0B ₂ O ₃ 170/0

Die Isoliertrennscheibe 3 besteht zweck-■ mäßig aus einem Material folgender Zusammensetzung: The insulating separating disk 3 is purposeful moderately made of a material of the following composition:

MgO .; ... 750/0MgO.; ... 750/0

kolloider Ton .. 150/0colloidal clay .. 150/0

Feldspat ioo/oFeldspar 100 / o

Wenn dieses Material auf 1155⁰C 120 Stunden lang erhitzt wird, erhält es einen Ausdehnungskoeffizienten, welcher sehr nahe dem des Glases und des Metalls liegt.If this material is ^{heated to 1155 °} C. for 120 hours, it has a coefficient of expansion which is very close to that of the glass and the metal.

Bei der Herstellung der Schaltkapsel wird zunächst die Isolierzwischenwand 3 erhitzt, indem sie auf die Spindel 10 der in Abb. 5 dargestellten Vorrichtung gesteckt wird. Die Spindel ι ο wird von einem Motor 11 durch einen Schnurtrieb 12 gedreht. Die Spindel besitzt eine axiale Bohrung, die über die Kühlschlange 13 und das Rohr 14 mit einer Va- kuumanlage in Verbindung steht. Hierbei wird die Scheibe durch das Vakuum angesaugt und durch eine Nase, welche durch die Öffnung 8 greift, gegen Verdrehen gesichert. Eine weitere Kühlung der Spindel· 10 erfolgt durch die Düse 15, welche einen Luftstrom gegen die Kühlschlange 13 und die Rippen 16 bläst. Ein Schmelztiegel 17 mit geschmolzenem Glas ist in einem elektrischen Ofen 18 angeordnet, der mittels eines Nokkens 19 über ein Handrad 20 verstellt werden kann. Die auf der Spindel 10 sitzende Isolierscheibe wird mit dem Rand unter Drehung in den Tiegel 17 getaucht* so daß die erforderlich'e Menge Glas auf dem Rand haftenbleibt. Um eine gleichmäßige Verteilung des Glases auf dem Rand zu erzielen, erfolgt eine Erwärmung durch mehrere Brenner 22.During the manufacture of the switch capsule, the intermediate insulating wall 3 is first heated by being pushed onto the spindle 10 of the device shown in FIG. The spindle ι ο is rotated by a motor 11 through a cord drive 12. The spindle has an axial bore which is connected to a vacuum system via the cooling coil 13 and the tube 14. In this case, the disc is sucked in by the vacuum and secured against twisting by a nose which engages through the opening 8. The spindle 10 is further cooled by the nozzle 15, which blows a stream of air against the cooling coil 13 and the ribs 16. A crucible 17 with molten glass is arranged in an electric furnace 18 which can be adjusted by means of a cam 19 via a hand wheel 20. The insulating disk sitting on the spindle 10 is immersed with the edge in the crucible 17 while rotating * so that the required amount of glass adheres to the edge. In order to achieve an even distribution of the glass on the edge, several burners 22 are used for heating.

Während die Isolierzwischenwand in.-dieser Weise am Rand mit Glas überzogen wird, werden die beiden Metallschalen 1 und 2 in die Spannfutter 25 und 26 der Vorrichtung nach den Abb. 6 und 7 eingelegt. Beide Spannfutter sind einander gleich mit dem Unterschied, daß das obere Spannfutter 26 eine Öffnung 27 besitzt, die mit einer Vakuumanlage in Verbindung steht und die Schale 2 durch Saugwirkung festhält. Wie aus Abb. 8 ersichtlich, besitzen die Spannfutter große Metallmassen, wodurch eine gute Wärmeableitung gewährleistet wird.While the insulating partition wall is covered with glass at the edge in this way, the two metal shells 1 and 2 in the chucks 25 and 26 of the device according to FIGS. 6 and 7 are inserted. Both Chucks are the same with the difference that the upper chuck 26 is a Has opening 27 which is in communication with a vacuum system and the shell 2 holds by suction. As can be seen from Fig. 8, the chucks have large ones Metal mass, which ensures good heat dissipation.

Das Spannfutter 25 ist auf einem horizontalen Träger 2 8 angeordnet, welcher seinerseits von dem vertikal verschiebbaren Teil 29 getragen wird. Dieser ist in der vertikalen Führung 30 verschiebbar und wird durch den Zahnstangentrieb 31, 32 mittels des Handrades 33 betätigt. Das Spannfutter 26 ist auf einem ähnlichen horizontalen Träger 34 angeordnet, der seinerseits an. dem Teil 35 befestigt ist, welcher in einer Führung auf dem Teil 29 gleitet. Bei Bewegen des Handrades 33 werden die beiden Teile 29 und 35 mitgenommen. An dem Teil 35 ist der Handgriff 36 angeordnet, mit welchem das Spannfutter 25 gegenüber dem Spannfutter 26 verstellt wird, während ein zweiter Handgriff 37 an dem beweglichen Glied 29 dazu dient, dies Spannfutter zu bewegen und einen Druck auszuüben, wenn beide Handgriffe mit einer Hand erfaßt werden können. Der vertikale Träger 38 besitzt an seinem oberen Ende den horizontalen Arm 39, welcher das Teil 40 verschiebbar trägt, das seinerseits mit einem Brenner 41 versehen ist, dessen Flammen sternförmig nach innen gerichtet sind.The chuck 25 is arranged on a horizontal support 28, which in turn is carried by the vertically displaceable part 29. This one is in the vertical Guide 30 is displaceable and is driven by the rack drive 31, 32 by means of the handwheel 33 actuated. The chuck 26 is arranged on a similar horizontal support 34, who in turn. the part 35 is attached, which is in a guide the part 29 slides. When the handwheel 33 is moved, the two parts 29 and 35 taken away. On the part 35, the handle 36 is arranged, with which the chuck 25 is adjusted relative to the chuck 26, while a second handle 37 on the movable member 29 is used to this chuck to move and apply pressure when both handles with one Can be grasped by hand. The vertical support 38 has the at its upper end horizontal arm 39, which carries the part 40 slidably, which in turn with a Burner 41 is provided, the flames of which are directed inwardly in a star shape.

Die Metallschalen 1 und 2 werden in die Spannfutter 25 und 26 eingelegt, wobei der Brenner 41 in der Stellung nach Abb. 6 ist ■ und hierauf in die Stellung nach Abb. 7 verschoben wird. Mittels des Handrades 33 wird die Metallschale 1 in den Bereich der Flammen des Brenners 41 gebracht. Alsdann wird die Zwischenwand 3, welche am Rand mit einem noch plastischen Glasüberzug 6 versehen ist, aufgelegt, wobei ein Vakuumaufnehmer, ähnlich dem auf der Spindel 10 nach Abb. 5 angeordneten, zum Transport benutzt· wird. Mittels des Handgriffes 36 wird alsdann die Metallschale 2 mit dem Glas- no überzug 6 der Zwischenwand in Berührung gebracht. Nach kurzer Erwärmung werden die Handgriffe 36 und yj zusammengedrückt und hierdurch die Schalterteile, wie in Abb. 1 dargestellt, miteinander verbunden. Mittels des Handrades 33 wird dann der Schalter so weit gesenkt, bis der Brennerei oberhalb des Futters 26, wie in Abb. 6 dargestellt, seitlich verschoben werden kann. Der Schalter wird hierauf herausgenommen. .Zweckmäßig wird der fertige Schalter erwärmt, um etwaige Spannungen zu beseitigen.The metal shells 1 and 2 are placed in the chucks 25 and 26, the burner 41 being in the position according to FIG. 6 and then being moved into the position according to FIG. The metal bowl 1 is brought into the area of the flames of the burner 41 by means of the hand wheel 33. Then the partition 3, which is provided on the edge with a still plastic glass coating 6, is placed, a vacuum pick-up similar to that arranged on the spindle 10 according to FIG. 5 being used for transport. By means of the handle 36, the metal shell 2 is then brought into contact with the glazing coating 6 of the partition. After brief heating, the handles 36 and yj are pressed together and thereby the switch parts, as shown in FIG. 1, are connected to one another. The switch is then lowered by means of the handwheel 33 until the distillery above the chuck 26, as shown in Fig. 6, can be moved laterally. The switch is then removed. The finished switch is expediently heated to remove any tension.

Der Schalter wird, dann in bekannter Weise, durch die Öffnung in der Metallschale evakuiert und die erforderliche Menge Quecksilber eingeführt, zusammen mit einem lichtbbgenlöschenden Gas, zweckmäßig unter einem Druck von ι oder 2 Atm. Selbstverständlich kann der Schalter auch evakuiert bleiben. Die Öffnung der Metallgchale 1 wird dann durch die Stahlkugel 5 zweckmäßig durch Schweißen verschlossen. In den Metallschalen 1 und 2 sind Einkerbungen 9 vorgesehen, die in einem bestimmten Winkel zu der Durchtrittsöffnung 8 in der Zwischenwand 3 Stehen und so als Anzeigevorrichtung dafür dienen, ob der Schalter ein- oder ausgeschaltet ist. Damit die Einkerbungen 9 genau einander gegenüberstehen, sind in den Spannfuttern 25 und 26 entsprechende Vorsprünge angeordnet.The switch is then, in a known manner, evacuated through the opening in the metal bowl and the required amount of mercury introduced, together with an arc-extinguishing gas, expediently under a pressure of 1 or 2 atm. Of course, the switch can also be evacuated stay. The opening of the metal bowl 1 is then expedient through the steel ball 5 sealed by welding. In the metal shells 1 and 2 notches 9 are provided, which are at a certain angle to the passage opening 8 in the partition 3 and so as a display device are used to determine whether the switch is on or off. So that the notches 9 exactly face each other, are in the chucks 25 and 26 corresponding projections arranged.

Infolge der niedrigen Schmelztemperatur des Glases 6 und der hohen Wärmeableitung der Spannfutter bleibt die Temperatur so niedrig, daß eine Oxydation der Metallschalen nicht erfolgt, so daß also auch der Übergangswiderstand ,außerordentlich niedrig bleibt. Die Verwendung eines Glases mit niedrigem Schmelzpunkt vermindert in keiner Weise die Lebensdauer des Schalters, da nur ein außergewöhnlich kleiner Teil der ausgedehnten Glasdichtung dem Lichtbogen im Innern ausgesetzt" ist. Die Betriebstemperatur dieser Schalter geht selten über 100⁰C, so daß keine Gefahr besteht, daß das Glas hierbei schmilzt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß nur ein kleiner Teil der Glasdichtung am äußeren Umfange des Schalters' freiliegt.As a result of the low melting temperature of the glass 6 and the high heat dissipation of the chucks, the temperature remains so low that the metal shells are not oxidized, so that the contact resistance also remains extremely low. The use of a glass with a low melting point does not diminish the life of the switch since only an extremely small part of the expanded glass seal is "exposed to the arc in the interior. The operating temperature of these switches rarely goes over 100 ⁰ C, so that there is no risk Another advantage is that only a small part of the glass seal is exposed on the outer periphery of the switch.

Die erforderliche Drehbewegung beimThe required rotary movement at

Schalten ist verhältnismäßig klein, etwa 30⁰ trotz der gedrängten Bauart, und zwar infolge der Form und der Anordnung der Öffmung 8 in dem Zwischenglied 3. Der neue Schalter läßt sich insbesondere als Installationsschalter verwenden, wofür Quecksilberschalter wegen ihrer Größe nur in geringem Umfange bisher in Frage kamen.Switching is relatively small, about 30 ⁰ despite the compact design, due to the shape and the arrangement of the opening 8 in the intermediate member 3. The new switch can be used in particular as an installation switch, for which mercury switches because of their size so far only to a small extent Question came.

Claims

Patent claims:

i. Mercury switch in which the switching capsule is made up of two metal shells through an insulating, with an eccentrically arranged passage opening for the mercury-provided septum made of light-arc resistant insulating material separated, and in which the metal shells and the septum are interconnected by a thermoplastic. Melting material, e.g. B. glass, connected gas-tight are, characterized in that the melting material used has a low melting temperature at which oxidation of the metal shells does not occur.

2. Switch according to claim I, characterized in that the fis to be connected Parts have such a shape that the binder on both the outer circumference, in other words, towards the outside air, as well as inside, the interruption arc opposite, has the least possible contact surfaces.

3. Switch according to claim 1 and 2, characterized in that the opening in one of the metal bowls for evacuating and bringing in the mercury is closed by a welded steel ball.

4. Switch according to claim 1 to 3, characterized in that as a display device for the position of switch 8 »two notches · serve in one certain angle attached to the passage opening in the insulating wall on the outer circumference of the metal shells are.

5. A method for producing the switch »according to claims 1 to 4, characterized characterized in that the insulating partition at the edge with a thermoplastic melting material, for. B. Glass, y < > coated and then after a short heating under pressure with the two metal shells is united. *

6. Device: for performing the method according to claim 5, characterized by a rotating spindle to hold the insulating septum in place by suction and two artificially cooled or

"with large metal masses, used to insert the two metal shells Chuck that can be moved towards each other and in an annular torch are insertable and are lowered so far in the pressed against one another can that the slotted burner ring is slidable to the side.

1 sheet of drawings