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Verfahren zur Herstellung von Quecksilberschaltern Es ist in der Vakuumtechnik
allgemein üblich, sich zur Herstellung eines Vakuums in Gefäßen, beispielsweise
in elektrischen Gefäßen, einer Pumpanordnung zu bedienen, die im wesentlichen aus
:einer Vorpumpe und aus einer Diffusionspumpe besteht. Zur Beseitigung geringer
Gasreste ist es ferner bekannt, während oder nach dem Pumpprozeß sog. Getterstoffe
zu verdampfen. Das genannte Verfahren ist aber verhältnismäßig langwierig und trägt
erheblich zu den hohen Herstellungskosten der Gefäße bei, insbesondere wenn sie
kleine Abmessungen haben und in großen Stückzahlen hergestellt werden sollen. In
manchen Fällen ist es auch nicht notwendig, die eingeschlossenen Gasmengen aus den
Gefäßen gänzlich zu entfernen; es genügt vielmehr, wenn man die eine oder andere
Komponente des Gasinhalts, etwa den Sauerstoff, beseitigt. Das trifft beispielsweise
%ei Quecksilberschaltern zu, bei denen u. a. zur Vermeidung einer Oxydation des
Quecksilbers ner eingeschlossene Sauerstoff unschädlich gemacht werden muß. Man
hat das bereits dadurch zu erreichen versucht, daß man Quecksilberschalter mit einer
geringen tilfüllung versehen hat, so daß das Quecksilber bei den Schaltvorgängen
von einem Ölfilm bedeckt wird, der .eine Einwirkung des anwesenden Sauerstoffes
auf das Quecksilber verhindern soll. Bei dieser Ausführung können dann die Gefäße
bei Atmosphärendruck verschlossen werden, ohne daß man gezwungen ist, einen. kostspieligen
Pumpprozeß anzuwenden. Indessen ist durch den Ölfilm .die Einwirkung des anwesenden
Sauerstoffes nicht mit Sicherheit vermieden, da bei den Schalt- bzw. Kippbewegungen
des Schalters der Ölfilm gelegentlich aufgerissen werden kann, so daß dem schädlichen
Sauerstoff ein Zutritt zu der Quecksilbermenge möglich ist. Es kann außerdem infolge
der Anwesenheit des Sauerstoffes ein unerwünscht hoher Elektrodenabbrand auftreten.
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. De geschilderten Mängel werden durch die Erfindung vermieden.
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Sie bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Quecksilberschaltern,
wobei erfindungsgemäß
die Gefäße gegebenenfalls nach Evakuierung
bis zu einem Druck von o,1 mm mittels einer ölpumpe zunächst vakuumdicht verschlossen
«-erden, nachdem aufser Quecksilber Stolte in sie eingebracht sind, deren Verbrennen
die Bindung des Sauerstoffanteils der eingeschlossenen Gasmenge bewirkt und deren
Oxyde bei Temperaturen von mindestens r 5oo C beständig sind, und daß dann zur Einleitung
der Verbrennung dieser Stoffe durch den entstehenden Lichtbogen der Schalter in
Betrieb genommen wird.
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Es ist zwar bei der Herstellung von Vakuumglühlampen bekannt, sie
zunächst mit Hilfe einer ölpumpc zu evakuieren und alsdann die Gasreste, insbesondere
den Sauerstoff, durch Phosphor zu gettern. Dieses Verfahren ist jedoch immer , dann
nicht anwendbar, wenn, wie bei (Xtecksillierschaltern, die Gefahr besteht, daß im
ltitierti des Gefäßes das entstandene Phosphorpentoiyd an Stellen hoher Temperatur,
z. B. den Brenndeck, gelangen kann, weil es dann nicht mehr beständig ist. Die Anwendung
von Phosphor ist auch bei (,)uecksilbei-sclialtei-n deshalb nicht möblich, weil
in Verbindung mit dem anwesenden (@)tiecksilber eine mehr oller weniger leitende
Schmiere entstehen würde, die die Schalter unbrauchbar machen mül.',te. Bei dein
Verfahren nach der Erfindung werden daher zur Beseitigung des unerwünschten Sauerstoffes
im Innern des Gefäßes solche Stoffe verbrannt, deren Oxyde die lokal auftretenden
hohen Temperaturen, beispielsweise durch den Lichtbogen bei Quecksilberschaltern,
ohne weiteres aushalten. Als besonders gut brauchbar nahen. sich Magnesium- und
Aluminiumpulver erwiesen.
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Man. hat auch schon daran gedacht, bei Schaltgefäßen, die mit einer
aus Gallium oder Galliumlegierungen bestellenden Schaltflüssigkeit arbeiten, eine
besondere, mit dem Schaltgefäß in Verbindung stehende Kammer anzuordnen, in der
als Getter Alkalimetalle angeordnet sind, um unerwünschte Gase zu absorbieren. Auch
bei der Herstellung dieser Schaltgefäße wurde jedoch eine Evakuierung mittels einer
Hochvakuumpumpe vorgenommen, und es wurden durch das Getter lediglich die letzten
Gasreste beseitigt. Demgegenüber erübrigt sich bei dem Verfahren gemäß der Erfindung
grundsätzlich eine besondere Evakuierung des Entladungsgefäßes. Es genügt, die Gefäße
bei Atmosphärendruck zu verschließen und den schädlichen Sauerstoffanteil der eingeschlossenen
Luft durch Verbrennen vorher eingebrachter Stoffe zu beseitigen. Lediglich zu dein
Zweck, um die Menge der einzubringenden Stoffe niedrig zu halten, empfiehlt es sich,
vor dem Abschließen der Gefäße diese mittels einer ölpunipe auf einen gewissen Unterdruck
auszupumpen. Auf diese Weise wird bei der Herstellung der Gefäße eine erhebliche
Zeitersparnis erzielt. Die Verwendung von Alkalimetallen zur Bindung des Sauerstoffes
wäre beim Verfahren gemäß der Erfindung nicht angebracht, weil die Alkalimetalle
unter Einwirkung des Quecksilbers eine leitende Schmiere bilden würden, die den
Schalter unbrauchbar macht.
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In der Zeichnung ist als Anwendungsbeispiel für das Verfahren nach
der Erfindung ein Quecksilberschalter dargestellt, dessen Gefäß unter Atmosphärendruck
vakuumdicht verlötet werden kann. In diesem Fall ist also die Anwendung einer Pumpanordnung
gänzlich vermieden. Mit t ist ein keramisches Rohr bezeichnet, das durch Auflöten
zweier Metallkappen 2 und -; verschlossen ist. Zur Auflötung bedient man sich zweckmäßig
eines Hartlotes, das in kompakter Form, etwa als Drahtring, an die Lötstelle gebracht
wird, wie es in der Figur bei .l angedeutet ist. Um zu verhindern, daß (las Lot
nach seinem Flüssigwerden in das Gefäi#»innere eindringt, sind entsprechend geformt(,
Bleche 5 und 6 vorgesehen; man kann für den gleichen Zweck natürlich auch den Kappenboden
entsprechend ausbilden. Die Einfüllung des Quecksilbers in das Gefäß kann durch
den Füllstutzen 8 erfolgen, indem man das Gefäß erhitzt, dann in einen Quecksilbervorrat
taucht und nach Abkühlung einen Teil dieses Quecksilbers in das Gefäßinnere eindringen
läßt. Durch den gleichen Stutzen 8 kann auch Aluminium- oder Magnesiumpulver eingebracht
werden. Will man den Gasinhalt etwa durch Verwendung einer ölpumpe zunächst reduzieren,
so läßt sich der Füllstutzen 8 auch gleichzeitig als Pumpstutzen verwenden. Zum
Abschluß des Pumpstutzens 8 ist ein bei 9 gezeichnetes Silberlot verwendet worden.
Um zu verhindern, daß das Silberlot durch Quecksilberdämpfe angegriffen wird, ist
an dem Füll- bzw. Pumpstutzen 8 eine weitere nach dem Gefäßinnern zu liegende Quetschstelle
io vorgesehen. Die Verbrennung des eingebrachten Magnesium-oder Aluminiumpulvers
kann durch den bei Inbetriebnahme des Quecksilberschalters auftretenden Lichtbogen
eingeleitet werden. Durch den anwesenden Sauerstoff entstehen dann Oxyde, die bei
den späteren Betriebstemperaturen zu keinerlei Unzuträglichkeiten Anlaß geben können.
Die übrigen Komponenten der im Gefäß eingeschlossenen Luft stören in diesem Falle
nicht; denn es kommt lediglich darauf an, daß die Elektroden des Schalters gegen
Abbrand und das Quecksilber gegen Oxydbildung geschützt werden.
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Die Erfindung kann noch in mannigfacher Abänderung angewendet werden.
So läßt sich -beispielsweise ein verhältnismäßig gutes Vakuum
bei
elektrischen Gefäßen der in Rede stehenden Art dadurch herstellen, daß man die Gefäße
vor dem Verschließen zunächst ganz mit Sauerstoff füllt und dann die Verbrennung
einer entsprechend großen Menge von Aluminium- oder Magnesiumpulver ein= leitet,
so daß der ganze Gasinhalt gebunden wird. Man kann hierbei die Gefäße etwa mittels-
einer Ölpumpe zunächst bis auf einen Druck von 1/l0 mm Quecksilber auspumpen, um
die zur Bindung des Sauerstoffes notwendige Menge Aluminium- oder Magnesiumpulver
herabzusetzen.