DE697903C - und zum Verschliessen einer Fluessigkeitsschaltkapsel - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN Al
26. OKTOBER1940

• REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 2t c GRUPPE 33 oi

A 82656 VIII b\21 c

in Neuyork, V. St. A., ist als Erfinder genannt worden.

Allgemeine Eiektricitäts-Gesellschaft in Berlin

einer Flüssigkeitsschaltkapsel

Zusatz zum Patent 664 Patentiert im Deutschen Reiche vom 16. April 1937 ab

Das Hauptpatent hat angefangen am 5· Juli 1935 Patenterteilung bekanntgen^acht am 26. September 1940

ist in Ansprubh genommen

Das Hauptpatent 664 792 betrifft eine Flüssigkeitsschaltkapsel, welche aus zwei als Elektroden dienenden, durch eine Isolierscheidewand voneinander getrennten Metallschalen besteht, die beim Drehen oder Kippen der Kapsel durch eine Schaltflüssigkeit miteinander verbunden werden und dabei einen elektrischen Stromkreis "schließen. Hierbei werden die Metallschalen und . die aus lichtbogenfestem Isoliermaterial bestehende Scheidewand miteinander ohne Verwendung besonderer Befestigungsmittel lediglich durch ein thermoplastisches Schmelzmaterial, z. B; Glas, gasdicht verbunden. '

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Evakuieren, zur SchutzgasfüL lung und zum Verschließen einer Flüssigkeitsschaltkapsel nach, dem Hauptpatent. Erfkidungsgemäß erfolgt, das Evakuieren und das Schutzgasfüllen durch zwei elektrisch gesteuerte Ventile, die die Verbindung der Schaltkapsel mit >einer Vakuumvorrichtung und einem Druckgasgefäß regeln, während das Aufschweißen eines Verschlußstückes durch, zwei ^; konzentrisch zueinander angeordnete, durch 25: einen Luftraum voneinander-getrennte Elektroden erfolgt, von denen die äußere sich auf die Metallschale der Schaltkapsel abdichtend auflegt und als Verbindungsrohr zwischen der Schaltkapsel, der Vakuumvorrichtung, dem Dxuckgasgefäß und dem Vorratsraum für die Verschlußstücke dient, während die innere Elektrode beweglich ist und das auf die Einfüllöfrnung der Schaltkapsel zu schweißende Verschlußstück berührt. * Mit einer derartigen Vorrichtung kann die -Flüssigkeitsschaltkapsel gemäß, dem Hauptpatent auf rein maschinellem Wege derart wirtschaftlich hergestellt werden, daß die neue Schaltkapsel für die Installationsapparate der verschiedensten Art verwendet werden kann, ohne daß gegenüber den bisher gebrauch-

lichen Apparaten eine Verteuerung eintritt. Es können also die durch die Verwendung einer vollkommen geschlossenen Schaltkapsel erzielten Vorteile weitgehendst ausgenutzt werden.

Die Erfindung ist in den Abb. ι bis 8 beispielsweise dargestellt. Abb. ι ist eine Gesamtansicht der neuen Vorrichtung, wobei ein-' zelne Teile im Schnitt gezeichnet sind. Abb. 2 to ist ein Querschnitt nach Linie II-II der Abb. i. Die Abb. 3 bis 6 sind Einzeldarstellungen der verschiedenen Arbeitsvorgänge. Abb. 7 ist ein Schaltbild zur selbsttätigen Vornahme der verschiedenen Arbeitsvorgänge. Abb. 8 zeigt eine geänderte Ausführungsform eines Teiles der Vorrichtung im Schnitt.

Nach Abb. ι besitzt die Vorrichtung eine gasdichte Kammer, deren Hauptteil" ein Metallzylinder ι bildet, der unten durch eine ao Isolierplatte 2 mit einem hochgezogenen Rand. 3 luftdicht abgeschlossen ist. Die Isolierplatte 2 wird von einem Metallring 4 gehalten, der • durch Isolierbolzen 8 mit dem Ring 7 verbunden ist. Der Metallring 4 und die Iso- «5 lierplatte 2 sind in der Mitte mit Öffnungen versehen, wobei der Metallring 4 von einer nach unten verlaufenden Kappe 5 abgeschlossen wird. Wie weiter unten erläutert, ist die Kappe 5 als Schweißelektrode ausgebildet. Die in der Mitte der Elektrode 5 befindliche Öffnung 6 wird durch eine sich gegen- das Werkstück 27 pressende Gummimanschette 26 nach außen gasdicht abgedichtet. Das Werkstück, in vorliegendem Fall die Quecksilberschaltkapsel, liegt in einer Vertiefung des Stempels 28, der in dem auf der Grundplatte 30' befestigten Rohr 30 entgegen der Wirkung der starken Feder 29 gleitet.

Der Metallzylinder ι ist nach oben durch den eingeschraubten Isolierteil 11 abgeschlossen, in dessen Boden Öffnungen 12 angeordnet sind. In den Isolierteil 11 ist die Metallhülse 13 eingeschraubt, die durch die Schraubkappe 14 abgeschlossen wird. Durch die Muttern 16 und 17 werden die Gewinde der Teile 13 und 11 gasdicht abgedichtet. Mit der neuen Vorrichtung sollen Metallbehälter unter einem Gasdruck geschlossen werden, der von dem Atmosphärendruck verschieden ist. Zu diesem Zweck sind zwei Gasleitungsröhren 31 und 32 durch die Wand des Metallzylinders 1 geführt. Das Rohr 31 ist z.B. mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Vakuumgefäß verbunden, so daß der Zylinder 1 und die Kapsel 27 luftleer gemächt werden. Die Verbindung mit dem Vakuumgefäß wird durch das in dem Gehäuse untergebrachte elektromagnetisch gesteuerte Ventil 34 geregelt. Hierbei steht der Schaft 33 unter dem Einfluß einer nicht dargestelltem Druckfeder. In ähnlicher Weise ist das Rohr 32 mit einem elektromagnetisch gesteuerten Ventil versehen, das in dem Gehäuse 3 6 untergebracht ist. Während das Rohr 31 mit einem Vakuumgefäß in Verbindung steht, ist das Rohr 32 mit einem Gasbehälter verbunden, der z. B. Wasserstoffgas unter Druck enthält. Die Anordnung ist derart, daß nur immer eines der beiden Rohre geöffnet werden kann.

Mit der Schweißelektrode 5 arbeitet eine zweite Elektrode 15 zusammen, die in dem Metällzylinder 1 frei beweglich angeordnet ist und in der Führung 18 des Isolierteiles 11 gleitet. Durch die Druckfeder 19 wird über ⁷^ die Metallstange 20 ein leichter Druck auf die Elektrode 15 ausgeübt, die ihrerseits mit dem Magnetkern 21 verbunden ist, der unter dem Einfluß der Magnetspule 22 steht. Sobald die Spule 22 stromdurchflossen ist, wird der Magnetkern 21 und damit die Elektrode 15 angehoben.

Der Metallzylinder 1 ist durch die Leitung 7' mit einer Stromquelle verbunden, die über das Kontaktstück 23 und über die Ansätze 23' mit der Elektrode 15 in elektrischer Verbindung steht. Die Ansätze 23' ragen in ein Gefäß mit Quecksilber oder einer ähnlichen Kontaktflüssigkeit, die sich zwischen dem Metällzylinder ι und der konzentrisch dazu angeordneten Hülse 24 befindet. Auf diese Weise ist eine Bewegung der Elektrode möglich, ohne daß der Strom unterbrochen wird.

Die neue Vorrichtung ist ferner mit einer Einrichtung versehen, um in die abgeschlos- '95 sene Kammer der Maschine Teile einzubringen, die zum Verschließen des Werkstückes dienen. Diese Einrichtung besteht aus dem Rohr 40, dessen unterer Teil 41 durch die Wand der Elektrode 5 geführt ist. Das Rohr 40 ist an einem Vorratsbehälter 42 angeschlossen, der mit den Verschlußelementen 43 gefüllt ist. Diese bestehen aus kleinen Kugeln aus einem schwer schmelzbaren Material, das einen Schmelzpunkt besitzt, der i°5 mit "den des Kontaktmaterials übereinstimmt, so daß eine gute Verbindung entsteht. Geeignete Metalle sind Stahl, Chrom-Stahl-Legierungen und Nickel, die νοη_ dem Quecksilber nicht angegriffen werden. Die Zu- no führung der Verschlußelemente erfolgt durch eine einfache Vorrichtung. An dem Vorratsbehälter 42 ist das Gehäuse 42' angeschlossen und steht mit diesem durch den Kanal 45 in Verbindung. In dem Gehäuse 42' rotiert der Zylinder 44, der. am Umfang mit einer Vertiefung 46 versehen ist. Wird der Zylinder 44 mittels des Hebels 48 um eine volle Umdrehung gedreht, so wird jedesmal nur ein Verschluß element in das Zuführungsrohr 40 befördert. Da der Zylinder 44 luftdicht schließt, so kann bei der Zuführung der

Verschlußelemente das Gas aus dem Zylinder ι nicht "entweichen. Für die selbsttätige Zuführung der Verschlußelemente ist der Zylinder 44 mit einem Zahnrad 50 versehen, das mit einem Zahnrad 50' in Eingriff steht, das den Quecksilberschalter 5.1 betätigt. Durch das Zahnrad 50' wird auch das Drehkreuz 52 angetrieben, das verhindert, daß die Verschlußelemente sich festsetzen. Die ganze

10^c Vorrichtung 43 wird von dem Tragwinkel 53 gehalten, der an dem Ring 7 befestigt ist.

Die Herstellung des Quecksilberschalters erfolgt in der Weise, daß der-in Abb. 1 mit 27 bezeichnete Schalter zusammengesetzt wird, wobei die kleine Öffnung 56 noch nicht geschlossen wird. Diese Öffnung dient zum Einführen der erforderlichen Menge Quecksilber, das in Abb. 1 durch die gestrichelte Linie 5 5 angedeutet ist, und zum Einführen des Druckgases. Die Öffnung 56 befindet sich'in einer nach innen gerichteten Durchbiegung 57. Nachdem das Quecksilber in den Schalter eingefüllt ist, wird er mit der Manschette 26 in luftdichte Verbindung gebracht. Hierbei schließt die Elektrode 5 die Durchbiegung 57 des Schalters ab. Ist die Elektrode 15 in der gezeichneten Stellung, sb wird durch Drehen des Hebels'48 durch das Rohr 40 ein Verschlußelement 43 eingeführt, das zunächst von der Elektrode zurückgehalten wird, so daß die Öffnung 56 mit dem gasdichten Zylinder ι in Verbindung steht. Ein ähnliches Ergebnis wird erzielt, wenn die ,Elektrode 15 einen derartigenDurchmesser erhält, 'daß sie die öffnung des Zuführungsrohres 41 verschließt. Um den erforderlichen Gasdruck in dem Schalter zu erzeugen, wird zunächst der Elektromagnet in dem Gehäuse 35 erregt, so daß der Ventilschaft 33 angezogen wird, so daß durch das angeschlossene Vakuumgefäß der Schalter evakuiert wird. Hierauf wird das Ventil 33 geschlossen und das .entsprechende Ventil in dem Rohr 3 2 geöffnet und das Wasserstoffgas oder ein anderes Gas unter einem bestimmten. Druck eingeführt. . Als zweckmäßig hat sich ein Druck von 1 oder 2 Atm. erwiesen.

Sobald das Gas in den Schalter eingeführt ist, wird die Spule 22 erregt, so daß die Elektrode 15 angezogen wird und das Verschlußelement dadurch in die Stellung nach Abb. 3 kommt, in welcher es mit dem Werkstück verschweißt wird. Auf- diese Weise ' wird das Verschlußelement an die Befestigungsstelle geführt, ohne daß der Gasdruck geändert wird.

Beim Schweißvorgang wird die Spule 22 abgeschaltet, so daß die Elektrode 15 mit der Spitze^ auf dem Verschlußelement 43 auf-

liegt. Da* die Druckfeder 19 sehr schwach ist, so ist der Druck zwischen Elektrode 15 und Verschlußelement ebenfalls gering und,. wird in der Hauptsache von dem Gewicht der Elektrode bestimmt. Das untere Ende der Elektrode 1S ist abgeflacht, so daß. mit dem ⁶S kugelförmigen Verschlußstück nur eine Punktberührung entsteht, Da andererseits der Durchmesser der Kugel 43' nur wenig kleiner ist als die Krümmung 57,* ist ein verhältnismäßig guter ■ Kontakt zwischen Verschlußelement und Kontaktschale vorhanden. Beim Stromdurchgang entsteht an dem oberen Teil des Verschlußelementes eine höhere Temperatur ,als an dem unteren Teil. Demzufolge entsteht die Verbreiterung 60 an dem Ver-Schlußelement 43' (vgl. Abb. 5), wobei das geschmolzene Metall über den 'kühleren Teil des 'Schweißgutes fließt und im letzten Teil der Schweißperiode mit dem Material der Kontakts'chale sich vereinigt.

Die Abb. 6 zeigt die Elektrode mit dem Schalter nach beendeter Schweißung. ^:Die Abb. 3 bis 5 zeigen in dieser Reihenfolge die verschiedenen Vorgänge. - Der fertige Schalter besteht aus den beiden -Kontakts chalen 62 und 62', die mit der Is'olierwand 63 durch, einen Glasfluß 64 verbunden sind. In Abb. 7 ist das. Schaltbild für die verschiedenen Antriebe zur selbsttätigen Ausführung der erforderlichen Arbeitsvorgänge, dargestellt. Die Maschine wird durch den Druckknopf 65 in Betrieb gesetzt. An Stelle eines Druckknopfes kann der in Abb. 1 dargestellte Quecksilberschalter 51 treten, der durch den Hebel 48 betätigt wird. Der Schalter 65 schließt einen aus dem Netz 66 entnommenen Stromkreis für den Motor 67, der eine Nockenwelle für die verschiedenen Kontakte antreibt. Die erste Bewegung des Motors ^7 schließt über die Nockenscheibe 68 den Kontakt 68' und damit den Motorstromkreis für eine volle Reihe von Arbeitsoperationen. Kurz danach wird durch die Nockenscheibe 69 der Kontakt 69' für den an das Netz 82 angeschlossenen Stromkreis für die Magnetspule 70 geschlossen, die bei Erregung das Ventil 33 in der an. Hand der Abb. 1 beschriebenen Weise öffnet. Hierdurch wird die gasdichte Kammer und das Werkstück mit einer Evakuiervorrichtung in Verbindung gebracht.

Bei weiterer Drehung wird durch eine Vertiefung in der Nockenscheibe 69 der Kqntakt 69' wieder geöffnet und das Ventil 33 geschlossen. Gleichzeitig wird durch die Nockenscheibe 70 der Kon- i»5 takt 70' geschlossien und damit die Spule 71 erregt und das Ventil 72 geöffnet. Wie bereits an Hand der Abb. 1 beschrieben, regelt dieses Ventil die Gaszufuhr durch das Rohr 32. Durch entsprechende Formgebung der iat> Nockenscheiben 69 und 70 können die Ventile 33 und 72 wiederholt betätigt werden.

Am Ende der Gasfüllung schließt die Nokkenscheibe 7 4 den Kontakt 74', wodurch mittels der Spule 75 der Kontakt 76 ebenfalls geschlossen wird. Nunmehr ist der Stromkreis für die Spule 22 geschlossen, deren Wirkungsweise bereits bei der Beschreibung der Abb. 1 erwähnt wurde. Die Spule 22 hebt die Schweißelektrode 15 kurze Zeit hoch, so daß das Verschlufielement 43' in die Arbeitsstellung gelangt und hierauf die Schweißelektrode sich auf das Verschlußelement aufsetzt. Die Schweißung selbst wird durch die Nockenscheibe 7] und den davon gesteuerten Kontakt yy' eingeleitet. Diese Nockenscheibe, welche zuletzt in Tätigkeit tritt, schließt einen Wechselstrom über die Elektrode 5) die Transformatorsekundärspule 79, die Kontaktvorrichtung 23, den Elektrodenzuleiter 20, die Feder 19 Und die Spule 80. Letztere betätigt den Kontakt 81, der einen aus dem Netz 82 entnommenen Stromkreis schließt, der über die Primärwicklung 83 des Transformators einen Impuls für den Schweißstrom verursacht. Der Schweißstrom fließt so lange, als die Elektrode ι 5 in Berührung mit dem Zuleiter 20 ist und die Spule 80 erregt wird. Sobald das Verschlußelement geschmolzen ist, wird die Verbindung zwischen dem Zuleiter und der Elektrode unterbrochen, und der Schweißstrom wird durch Öffnen des Kontaktes 81 ebenfalls unterbrochen. Durch die selbsttätige Unterbrechung der Verbindung zwischen Zuleiter und Elektrode kann der Schweißstrom sehr genau bemessen werden. Im allgemeinen genügt ¹I₁ Sek. für eine gute Schweißung. Der Schweißstrom kann außerdem durch einen Widerstand 84 reguliert werden.

In Abb. 8 ist eine geänderte Ausführungsform des Verschlußelementes dargestellt. In diesem Falle besteht das Verschlußstück aus einem Doppelkegel 86, der mit der einen Spitze in der größeren Öffnung 56 und mit der anderen Spitze in der kleineren Öffnung 86 der Elektrode 15 steckt. Durch die verschieden großen Berührungsflächen erfolgt der Schmelzvorgang in derselben Weise, wie bereits an Hand, der Abb. 4, 5 und 6 beschrieben.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Vorrichtung zum Evakuieren, zur Schutzgasfüllung und zum Verschließen einer Flüssigkeitsschaltkapsel nach Patent 664792, dadurch gekennzeichnet, daß das Evakuieren und das Schutzgasfüllen durch zwei elektrisch gesteuerte Ventile (33, 72) ; erfolgt, die die Verbindung der Schaltkapsel (27) mit einer Vakuumvorrichtung ^35) und einem Druckgasgefäß (36) regeln, während das Aufschweißen eines Verschlußstückes (43') durch zwei konzentrisch zueinander angeordnete, durch einen Luftraum voneinander getrennte Elektroden. (5, 15) erfolgt, von denen die äußere (5) sich auf die Metallschale (62) der Schaltkapsel (37) abdichtend auflegt und als Verbindungsrohr zwischen der Schaltkapsel (27) der Vakuumvorrichtung (35) dem Druckgasgefäß (36) und dem Vorratsraum (42) für die Verschlußstücke (43) dient, während die innere Elektrode (15) beweglich ist und das auf die Einfällöffnung (56) der Schaltkapsel (27) zu schweißende Verschlußstück (43') berührt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsflächen beider Elektroden (5, 15) mit dem Verschlußstück so bemessen sind, daß die größere Erwärmung an der Berührungsstelle des Verschlußstückes (43') mit der Inneren Elektrode entsteht, so daß an dieser Stelle der Schweiß Vorgang beginnt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zuführer (44) vorgesehen ist, der die kugel- oder doppelkegelförmigen Verschlußstücke (43) aus einem Vorratsbehälter (42) einzeln durch ein Rohr (40) und die äußere Elektrode(5) der Schweißstelle zuführt.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bis nach beendeter Füllung der Flüssigkeitsschaltkapsel mit Druckgas das Verschlußstück (43') durch die innere Elektrode (15) zurückgehalten wird, und daß erst nach-erfolgtem Anheben der Elektrode (15) durch einen Elektromagneten (21, 22) das Verschlüßstück (43') auf die Einfüllöffnung (56) der Flüssigkeitsschaltkapsel fällt.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach beendetem Schweiß Vorgang die sich senkende innere Elektrode (15) außer Berührung mit einem Zuleiter (20) kommt, so daß der Schweißstrom unterbrochen wird.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf der inneren* Elektrode (15) sitzender Magnet- χ ιό kern (2ι) mit zwei Ansätzen (23') in eine Kontaktflüssigkeit eintaucht und bei allen Lagen der inneren beweglichen Elektrode (15) eine stromleitende Verbindung für den Schweißstrom sowie den Steuerstrom zu dieser Elektrode herstellt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen