DE743895C

DE743895C - Quecksilberschalter

Info

Publication number: DE743895C
Application number: DEL98919D
Authority: DE
Inventors: Alrik Civer Lindstroem
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1938-08-30
Filing date: 1939-08-30
Publication date: 1944-01-05
Also published as: US2248003A

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Quecksilberschalter, der aus einem geschlossenen, drehbar gelagerten Behälter besteht, in dem sich zwei Quecksilbermassen befinden, die mit je einer Elektrode ständig in Verbindung stehen und durch Drehen des Behälters miteinander vereint bzw. voneinander getrennt .werden können, wodurch der an die Elektroden angeschlossene Stromkreis geschlossen bzw. unterbrochen wird. Zweck der Erfindung ist, einen Schalter dieser Art zu schaffen, der außer dem Vorteil, einfach und billig in der Herstellung zu sein, sich auch noch durch geringe Ausmaße in axialer Richtung auszeichnet.

Bei bisher bekannten Quecksilberschaltern sind die Elektroden unmittelbar in den Räumen untergebracht, in denen die Quecksilbermassen sich befinden und der Lichtbogen beim Ausschalten entsteht. Dies ist aus vielen Gesichtspunkten sehr nachteilig. Ferner ist es bekannt, einen inneren Raum für die eine Ouecksilbermasse und einen äußeren Raum für die andere Quecksilfoermasse vorzusehen. Da jedoch die Elektroden, wie eben erwähnt, unmittelbar in diesen das Quecksilber enthaltenden Räumen untergebracht sind, ist es nicht möglich, die durch die Erfindung angestrebte zusammengedrängte Bauart mit kleinen Abmessungen zu erhalten und die Elektroden gegen etwaige Beschädigungen d$rch Lichtbogen zu schützen.

Die erwähnten Nachteile werden durch die Erfindung dadurch behoben, daß in dem drehbar gelagerten Behälter ein innerer Raum für die eine Ouecksilbermasse und ein äußerer, um den erstgenannten Raum herum gelegener Raum für die zweite Quecksilbermasse vorgesehen sind, deren Quecksilbermassen jeweils mit den Elektroden nur durch öffnungen oder Kanäle in Verbindung stehen, die in sämtlichen Betriebslagen des Schalters unter der freien Oberfläche des Quecksilbers und vorzugsweise auch unter der durch die Drehachse des Behälters sich erstreckenden Horizontalebene liegen. Die beiden Räume haben

ihre hauptsächliche Ausdehnung in zur Drehachse des Behälters radialer Richtung.

Weitere Merkmale der Erfindung gehen

aus nachfolgender Beschreibung zweier als Beispiel in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen des Schalters hervor. Es zeigen:

Fig. ι und 2 den Quecksilberschalter in

zwei senkrecht zueinander stehenden Schnitten, und zwar ist Fig. 1 ein Schnitt nach I-I in Fig. 2, und Fig. 2 ist ein Schnitt nach U-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine abgeänderte Ausführung eines zu diesem Schalter gehörigen Einzelteils,

Fig. 4 einen senkrechten Schnitt durch eine zweite Ausführungsform nach Linie IV-IV in Fig. 6,

Fig. 5 einen Schnitt nach Linie V-V in Fig. 6,

Fig. 6 einen Schnitt nach Linie VI-VI in Fig. 4 und

Fig. 7 einen Schnitt durch eine Einzelheit. Auf einer Grundplatte 2 (Fig. 1 und 2) sind zwei Konsolen 4 und 6 befestigt, die den Ouecksilberbehälter drehbar tragen und gleichzeitig als Stromzufülirungen dienen. S bezeichnet eine Schutzhaube mit einer Ausnehmung 10, durch welche der zur Handha'bung des Schalters dienende Arm oder Finger 12 sich erstreckt und welche die Drehbarkeit des Schalterbehälters in die mit gestrichelten Linien angedeuteten Lagen begrenzt.

Der drehbare Behälter des Schalters besteht aus einem Isolationskörper in der Form eines kurzen Zylinders mit in ihm vorgesehenen Höhlungen sowie auf den Stirnflächen des Zylinders aufgesetzten, als Elektroden dienenden Metallhauben oder Deckeln 14 und χ 6. Diese Metallhauben und der Isolationskörper sind sowohl am Umfang als auch an den Stirnflächen von einer Fassung 18 umgeben, die aus einer gieß- oder preßbaren Kunstmasse, vorzugsweise Kunstharz, besteht. Die Handhabe 12 bildet einen Vorsprung dieser Fassung 18. Die Metallhauben 14 und 16, die aus Eisen oder gegebenenfalls aus rostfreiem Stahl bestehen, sind in der Mitte mit hervorgepreßten Teilen 20 bzw. 22 versehen, die sich durch die Fassung 18 hindurch erstrecken und als Drehzapfen für den . Behälter dienen. Zwecks Erzielung guten Kontakts ist es zweckmäßig, auf diese Ausbuchtungen Hauben 24 bzw. 26 z. B. aus Messing aufzusetzen, die sich gegen die Konsolen 4, 6 anlegen bzw. in als Lager dienenden Löchern 4' bzw. 6' sich drehen können.

Der Isolationskörper besteht zweckmäßigerweise aus feuerfestem Porzellan oder anderem keramischem Material und hat die Form von zwei kurzen gleichachsigen Röhren 28 und 30, die an den beiden Enden durch Stirnwände 32 bzw. 34 miteinander vereinigt sind. Die beiden röhrenförmigen Teile 28 und 30 sowie die Stirnwand 32 sind vor dem Brennen des Porzellankörpers in einem Stück ausgeführt, während die Stirnwand 34 für sich hergestellt wird. Beim Brennen wird jedoch diese Wand 34 mit den Teilen 28, 30 und 32 zusammengesintert, so daß die Fuge verschwindet und der Isolationskörper im fertigen Schalter ein zusammenhängendes Ganzes bildet. Selbstverständlich kann man die Fuge auch auf die andere Seite verlegen, so daß die Teile 28 und 30 vor dem Brennen mit der Stirnwand 34 vereinigt sind, oder man kann auch den Isolationskörper in anderer Weise aufteilen. Er kann beispielsweise aus drei oder mehreren Teilen zusammengesetzt werden. Ein anderes Verfahren, den Isolationskörper herzustellen, besteht darin, daß seine einzelnen Teile je für sich hergestellt und gebrannt werden und diese Teile danach durch Glasur zusammengefügt werden.

In dem auf diese Weise ausgeführten Isolationskörper bilden sich zwei Räume, nämlich ein äußerer zylindrischer oder ringförmiger Raum 38 und ein innerer zylindrischer Raum 36. Die Achsen dieser Räume fallen miteinander und vorzugsweise auch mit der Drehachse des Behälters zusammen, aber es ist auch möglich, den Isolationskörper derart auszuführen, daß die erwähnten Achsen nur parallel miteinander sind. In den Stirnwänden 32 und 34 sind Öffnungen oder Kanäle

39 bzw. 40 λ-orgesehen, durch welche die beiden Räume mit den Zwischenräumen zwischen den äußeren Seiten der Stirnwände und den Metallhauben 14 und 16 in Verbindung ioo stehen. Hierbei bringt die öffnung 39 den äußeren ringförmigen Raum 38 in Verbindung mit dem an der Haube 16 gelegenen Zwischenraum, während die öffnung 40 die Verbindung zwischen dem inneren Raum 36 und dem an der Haube 14 gelegenen Zwischenraum herstellt. Man kann jedoch die Anbringung der Öffnungen miteinander vertauschen und den Isolationskörper in der in Fig. 3 dargestellten Weise ausführen, so daß uo also der äußere ringförmige Raum 38 eine Verbindung nach links und der innere zylindrische Raum 36 eine Verbindung nach rechts hat.

Der Behälter ist bis etwas über die Hälfte mit Quecksilber angefüllt. Eine Quecksilbermasse füllt hierbei den Raum 36, den Kanal und den größten Teil des zwischen der Stirnwand und der Haube 14 vorhandenen Zwischenraumes aus und hat ständig elekirischen Kontakt mit der Haube 14. Eine zweite Quecksilbermasse befindet sich im

748895

Raum 38, im Kanal 39 und in dem zwischen der Stirnwand und der Haube 16 vorhandenen Z\vischenraum sowie ständig in elektrischem Kontakt mit dieser Haube. In dem röhrenförmigen Teil 30 des Isolationskörpers ist ein radial gerichteter Kanal 42 vorgesehen, der den inneren Raum mit dem äußeren verbindet und in welchem die beiden Ouecksilbermassen miteinander vereinigt werden, wenn der Behälter -dem Uhrzeigersinne entgegen von der in .Fig. 2 dargestellten Lage in die linke, mit gestrichelten Linien angedeutete Lage gedreht wird. In der rechten, mit gestrichelten Linien angedeuteten Lage befindet sich die äußere Mündung des Kanals 42 gänzlich über der Oberfläche 48 des Quecksilbers, so daß dann die elektrische Verbindung unterbrochen ist. Vorzugsweise ist der Kanal 42 in einer durch den Mittelpunkt gehenden Linie angeordnet, welche mit dem Schalter im zusammengebauten Zustand und

. wenn der Behälter seine mittlere, in Fig. 2 dargestellte Lage einnimmt, einen Winkel von ungefähr 45° mit der waagerechten oder senkrechten Ebene bildet. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, daß der Schalter ohne irgendwelche Veränderung sowohl auf eine waagerechte als auch senkrechte Unterlage befestigt werfen kann. Wirf nämlich der Schalter um 90⁰ gedreht, so daß die Grundplatte 2, auf der Zeichnung gesehen, eine senkrechte Lage einnimmt, so wird die Oberfläche des Quecksilbers sich auf der mit 44 bezeichneten gestrichelten Linie befinden. Es ist dann zu ersehen, daß auch in diesem Fall die beiden Ouecksilbermassen miteinander vereinigt und voneinander getrennt werden können, wenn die Handhabe 12 von der einen zu der anderen mit gestrichelten Linien angedeuteten Endlage geschwenkt wird.

Die Kanäle 39 und 40 stehen mit dem unteren Teil des betreffenden Raumes im Isolationskörper in Verbindung und befinden sich in sämtlichen Lagen des Schalters stets unter der freien Quecksilberoberfläche und vorzugsweise auch unter der durch die Achse des Behälters gedachten Horizontalebene. Sie sind vorzugsweise dem Kanal 42 diametral gegenüber angebracht, d. h. einem Halbmesser entlang, der mit der waagerechten und senkrechten Ebene einen Winkel von ungefähr 45° bildet, wenn der Schalter im zusammengebauten Zustand die in Fig. 2 angedeutete Mittellage einnimmt. Durch diese Maßnahme wird es ermöglicht, in ähnlicher Weise wie es oben im Zusammenhang mit dem Kanal 42 erwähnt würde, den Schalter sowohl senkrecht als auch waagerecht zu montieren, weil die Kanäle 39 und 40 in keinem Fall sich oberhalb der durch die Achse des Behälters gehenden Horizontalebene befinden werfen.

Die Zwischenräume zwischen den Stirnwänden und den Metallhauben sind also durch ein Flüssigkeitsschloß stets von den Räumen 38 und 40 getrennt, und Verunreinigungen, die sich gegebenenfalls von den Metallhauben ablösen und an den Oberflächen 46 und 48 sammeln können, werfen durch die Bewegungen, die der Schalterbehälter beim Gebrauch erfährt, nicht in das Innere des Zirkulationskörpers übergeführt, um dort die Unterbrechung des Lichtbogens zu erschweren. Demselben Zwecke dient auch die in bezug auf die Drehachse symmetrische Form des Behälters, welche eine Überführung von Quecksilber von dem einen Raum in den anderen bei der Bedienung des Schalters nicht vorkommen läßt. Es ist besonders hervorzuheben, daß die zwischen den Metallhauben und den Stirnwänden des Behälters vornandenen Räume niemals von Quecksilber entleert werfen, sondern stets nahezu vollständig mit Quecksilber angefüllt sind. Sollte also beispielsweise ein Überdruck im Isolationskörper infolge von Unterbrechung des Lichtbogens entstehen, so braucht man dann nicht zu befürchten, daß eine nennenswerte Menge von Quecksilber in die erwähnten Räume hineingepreßt.wird, um später wieder in entgegengesetzter Richtung zurückgeführt zu 9" werfen. iVuch hat der Lichtbogen oder daraus sich bildender Quecksilberdampf keine Möglichkeit, die Metallhauben zu treffen und sie zu beschädigen oder den Übergangswiderstand zum Quecksilber zu erhöhen.

Die oben beschriebene Ausfuhrungsform kann selbstverständlich in verschiedenen Hinsichten abgeändert werfen. Eine solche abgeänderte Ausführungsform ist in den Fig. 4 ■ bis 7 dargestellt und soll nun beschrieben werden.

Diese zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersteren im wesentlichen dadurch, daß¹ der Behälter des Schalters, der im ersteren Fall aus dem inneren Körper 28, 30, 32, 34 und der äußeren Fassung 18 bestand, bei der zweiten Ausführungsform in einem Stück hergestellt ist. Bei der Herstellung dieses Behälters verfährt man in ähnlicher Weise wie bei ,der ersten Ausführungsform, no d. h. es werfen zunächst der eine Teil S1 und der dazugehörige Deckel 52 je für sich vorzugsweise aus Porzellan hergestellt und dann beim Brennen des Porzellans zusammengesintert oder auch durch Glasur miteinander zusammengefügt. Der Hauptteil 51 hat einen Vorsprung 53, der als Handhabe dient, und einen diametral gegenüberliegenden Vorsprung 54, der mit einer Blattfeder 55 zusammenwirkt, um den Behälter in seiner Schwenkbewegung zu begrenzen. Diese Feder 55 hat zu diesem Zweck zwei Endanschläge

56 und 57, und sie ist mit ihren Enden in Rinnen 58 bzw. 59 in der Grundplatte 2 eingesetzt. Der Schalter ist wie bei der ersten Ausführungsform von einer Haube 8 mit einer Ausnehmung 10 umgeben. Der Hauptteil 51 hat wie bei der ersten Ausführungsform einen zylindrischen inneren Raum 60 und einen äußeren ringförmigen Raum 61. Der innere Raum 60 steht durch einen radialen Kanal 62 in Verbindung mit dem äußeren ringförmigen Raum 61, und dieser letztere steht durch einen radialen Kanal 63 (Fig. 5) in Verbindung mit der rechten Stirnfläche des Teiles 51.

Im Deckel 52 ist eine Öffnung 64 vorgesehen, durch welche bei der Herstellung des Schalters Quecksilber eingeführt wird.

Über die beiden Stirnflächen sind Metallhauben 65 bzw. 66 angebracht. Diese haben in der Mitte einen hochgebogenen Flansch 67 bzw. 68, so daß eine Öffnung entsteht, durch die Quecksilber eingeführt werden kann. Nach Einführung dieses Quecksilbers wird die Öffnung verschlossen durch eine mit der Endfläche nach innen gewendete Haube 69 bzw. 70, und zwar erfolgt dies am besten in folgender Weise: Die äußere zylindrische Fläche dieser Haube wird mit Kunstharz bestrichen und in die Haube ein erhitzter Dorn eingeführt. In dieser Weise setzt man die Haube in die Öffnung, wobei das Bakelit erhitzt wird und die Haube an dem Flansch festgeklebt wird. Als äußerer Schutz und um eine bessere Lagerfläche zu erhalten, wird dann eine äußere Haube 71 bzw. 7² ^z· B· ^aus Messing festgelötet. Die großen Hauben 65 und 66 sowie die eingesetzten Hauben 69 und 70 bestehen aus Eisen oder gegebenenfalls aus rostfreiem Stahl, da dieses sich als am besten geeignet für die Zusammenwirkung mit dem Quecksilber erwiesen hat.

Das gasdichte Befestigen der Hauben an den zentralen Körper erfolgt bei der Aiisführungsform nach Fig. 1 gleichzeitig mit dem Anbringen der äußeren, aus Isolierungsmaterial bestehenden Fassung 18.

Bei der zweiten Ausführungsform werden diese Hauben in folgender Weise befestigt (s. Fig. 7). In beiden Stirnflächen der Teile 51 und 52 sind ringförmige Ausnehmungen 72' und 73 vorgesehen. Diesen Ausnehmungen entsprechend haben die Hauben 65 und 66 einen ringförmigen Flansch 74 bzw. 75· In die Ausnehmungen 72 und 73 wird zunächst ein thermoplastisches Befestigungsmittel 76 bzw. 77 eingeführt und dann die Hauben unter Erhitzung eingesetzt. Hierdurch werden also die Metallhauben gasdicht am zentralen Körper befestigt. Um nun noch die Hauben mechanisch zu befestigen, wird kein thermoplastisches Mittel, sondern

z. B. Porzellankitt 78 bzw. 79 am äußeren Umfang der Hauben und der Ausnehmungen angebracht.

Bei der zweiten Ausführungsform sind die Kanäle 62 und 63 in derselben Weise angeordnet wie bei der ersten Ausführungsform, d. h. in der Mittellage der Handhabe 53 bilden diese Kanäle einen Winkel von ungefähr 45 ° mit der senkrechten Ebene.

Claims

Patentansprüche:

i. Quecksilberschalter, bestehend aus einem drehbar gelagerten Behälter, in dem sich zwei Ouecksilbermassen befinden, die je mit einer Elektrode ständig in Verbindung stehen und durch Drehen des Behälters miteinander vereint bzw. voneinander getrennt werden können, dadurch gekennzeichnet, daß im Behälter ein innerer Raum für die eine Quecksilbermasse und ein äußerer, um den erstgenannten Raum herum gelegener Raum für die zweite Ouecksilbermasse vorgesehen sind, deren Ouecksilbermassen jeweils mit den Elektroden nur durch Öffnungen oder Kanäle in Verbindung stehen, die in sämtlichen Betriebskgen des Schalters unter der freien Oberfläche des Quecksilbers und vorzugsweise auch unter der durch die Drehachse des Behälters sich erstreckenden Horizontalebene liegen.
2. Quecksilberschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere und äußere Raum ihre hauptsächliche Ausdehnung in zur Drehachse des Behälters radialer Richtung haben.
3. Quecksilberschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der 10c. äußere Raum ringförmig und der innere Raum ringförmig oder auch zylindrisch ist.
4. Quecksilberschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der beiden Räume und die Drehachse des Behälters parallel zueinander liegen, gegebenenfalls zusammenfallen.
5. Quecksilberschalter nach Anspruch 1,

2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Räumen ein vorzugsweise radial gerichteter Kanal vorgesehen ist, durch welchen die beiden Quecksilbermassen sich miteinander vereinigen können.
6. Quecksilberschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter aus einem zylinderförmigen Isolationskörper, z. B. aus Porzellan, besteht, der an den Stirnflächen mit als Elektroden dienenden Metallhauben versehen ist.
7· Quecksilberschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der den Behälter bildende Isolationskörper aus zwei gleichachsigen Röhren besteht, die an den Stirnflächen durch End.wan.dte miteinander vereinigt sind, in deren einer eine öffnung vorgesehen ist, die mit dem inneren zylindrischen Raum in Verbindung steht, während in der anderen Endwand eine Öffnung vorgesehen ist, die mit dem äußeren, ringförmigen Raum in Verbindung steht.
8. Quecksilberschalter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolationskörper aus zwei zusammengesinterten Stücken aus .Porzellan besteht, von denen das eine vorzugsweise die Endwand bildet.
9. ^Quecksilberschalter nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolationskörper mit einer Handhabe für die Bewegung des Schalters und ferner mit einem Vorsprung zur Begrenzung der Bewegungen des Schalters versehen ist.
10. Quecksilberschalter nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolationskörper und die Metallhauben am Umfang und an den Stirnwänden von einer aufgepreßten Masse aus Kunstharz umgeben ist.
11. Quecksilberschalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgepreßte Masse einen radial hervorstehenden Vorsprung zur Handhabung des Schalters hat.
12. Quecksilberschalter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal, durch welchen die beiden Quecksilbermassen miteinander vereinigt werden können, einer Linie entlang angeordnet ist, die im zusammengebauten Zustand des Schalters und wenn dieser eine Mittellage einnimmt, sich vom inneren Raum schräg nach oben erstreckt und einen Winkel von ungefähr 45° mit der waagerechten oder senkrechten Ebene bildet, während die Kanäle oder Öffnungen, durch welche die Metallelektroden mit ihren Quecksilbermassen in Verbindung stehen, entlang einer sich von der Achse schräg nach unten erstreckenden entsprechenden Linie angeordnet sind.
13. Quecksilberschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallhauben durch thermoplastische Mittel an den Stirnwänden des Isolationskörpers befestigt sind.
14. Quecksilberschalter nach Anspruch 13,. dadurch gekennzeichnet, daß die Metallhauben durch thermoplastische Mittel in Ausnehmungen in den Stirnwänden des Isolationskörpers gasdicht und außerdem durch nicht thermoplastische Mittel am Isolationskörper mechanisch befestigt sind.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen