DE838461C

DE838461C - Vertical mercury switching tube for time-changing, delayed switching

Info

Publication number: DE838461C
Application number: DEE3204A
Authority: DE
Original assignee: Eberle & Co Appbau Ges
Current assignee: Eberle & Co Appbau Ges
Priority date: 1951-01-09
Filing date: 1951-01-09
Publication date: 1952-05-08

Description

Vertikale Quecksilberschaltröhre für zeitveränderliche, verzögerte Schaltung Die Erfindung betrifft eine vertikale Quecksilberschaltröhre für zeitveränderliche, verzögerte Schaltung.Vertical mercury interrupter for time-varying, delayed Circuit The invention relates to a vertical mercury interrupter for time-varying, delayed switching.

Es ist bekannt, Quecksilberschaltorgane herzustellen, bei denen durch einen magnetischen Schwimm- oder Tauchkörper beim Eintauchen der Quecksilberspiegel verändert wird.It is known to produce mercury switching elements in which by a magnetic float or immersion body when submerging the mercury level is changed.

Auch ist es bekannt, daßmanidtirchverengteGläsröhren oder Glasdüsen eine Verzögerung ,der Ein-und Ausschaltvorgänge erreichen kann. Ferner verwendet man bereits Hohlkörper aus Metall mit Düsen, die man fest in der Röhre einbaut und in denen man einen Schwimmkörper eintauchen und das Quecksilber durch eine Düse abfließen läßt. Die bisher bekannten Schaltorgane haben den Nachteil, daß sich die Düsen bzw. Durchtrittsöffnungen für das Quecksilber im Glas befinden und sich infolgedessen nicht genau und präzise herstellen lassen. Die Düsendurchmesser können nicht genügend klein gehalten werden. Deshalb streuen die Verzögerungszeiten sehr stark. Sie lassen sieh nachträglich nicht mehr ändern, schließlich sind auch die erreichbaren Verzögerungszeiten verhältnismäßig kurz.It is also known to have constricted glass tubes or glass nozzles a delay that can reach power-on and power-off operations. Also used you already have hollow metal bodies with nozzles that are built into the tube and in which you immerse a float and the mercury through a nozzle can drain. The previously known switching elements have the disadvantage that the Nozzles or passage openings for the mercury are in the glass and as a result cannot be manufactured precisely and precisely. The nozzle diameters cannot be sufficient can be kept small. The delay times therefore vary widely. You let do not change afterwards, after all, the delay times are also achievable relatively short.

Diese Nachteile werden gemäß der Erfindung behoben. Es findet eine vertikale Quecksilberschaltröhre' zylindrischer Gestalt Anwendung, die mit je einer am oberen und unteren Ende eingeschmolzenen Elektrode versehen ist und in der axial ein Tauchgefäß verschiebbar ist, das von einer außerhalb der Röhre befindlichen Magnetspule oder einem permanenten Magneten betätigt werden kann. Gemäß der Erfindung ist das mit einer Durchflußdüse versehene Tauchgefäß mit einem aus Isoliermaterial bestehenden Trennbehälter ausgerüstet, in dessen Quecksilbermenge die obere Elektrode eintaucht. Der obere Rand dieses Trennbehälters trennt bei Erreichen der höchsten Stellung des Tauchgefäßes die Quecksilbermengen für die untere und obere Elektrode, so daß der Stromfluß unterbrochen wird. Dabei ist die Durchflußdüse im Tauchgefäß so gehalten, daß der nach dem Füllen des Tauchgefäßes gegebene Höhenunterschied zwischen den beiden Quecksilberspiegeln innerhalb und außerhalb des Tauchgefäßes während des Ausflusses des Quecksilbers aus dem Tauchgefäß praktisch konstant bleibt. Damit sind an der Ausflußdüse ein gleichbleibender Druck und eine gleichbleibende Durchflußgeschwindigkeit und eine der geschöpften Quecksilbermenge proportionale Ausschaltverzögerung gegeben.These disadvantages are eliminated according to the invention. It finds one vertical mercury interrupter 'cylindrical shape application, each with one melted at the top and bottom Provided electrode is and in the axially a dip vessel is displaceable from an outside of the The solenoid located in the tube or a permanent magnet can be actuated. According to the invention, the immersion vessel provided with a flow nozzle is provided with a Equipped with a separating container made of insulating material, in its amount of mercury the top electrode is immersed. The upper edge of this separating container separates when it is reached the highest position of the immersion vessel, the quantities of mercury for the lower and upper electrode, so that the flow of current is interrupted. Here is the flow nozzle held in the immersion vessel in such a way that the difference in height that occurs after the immersion vessel has been filled between the two mercury levels inside and outside the immersion vessel remains practically constant during the outflow of the mercury from the immersion vessel. This means that there is a constant pressure and a constant pressure at the outlet nozzle Flow rate and an amount proportional to the amount of mercury scooped Switch-off delay given.

Gemäß der Erfindung sind die Verzögerungsröhre und die Magnetspule bzw. der permanente Magnet oder auch beide Teile gggeneinander in der Achsrichtung der Röhre verschiebbar. Auf diese Weise kann die Eintauchtiefe des Tauchgefäßes in der Röhre beeinflußt werden, so daß die Verzögerungszeiten für die Schaltvorgänge beliebig regelbar sind.According to the invention are the delay tube and the solenoid or the permanent magnet or both parts opposite one another in the axial direction the tube can be moved. In this way, the immersion depth of the immersion vessel are influenced in the tube, so that the delay times for the switching processes can be regulated as required.

Hat das Tauchgefäß nur eine Durchtrittsöffnung für das Quecksilber, die beliebig klein und genau gehalten werden kann, so findet das Füllen des Tauchgefäßes entweder kurzzeitig durch ein Überlaufenlassen des Quecksilbers aus der Röhre statt, oder das Eintreten des Quecksilbers in das Tauchgefäß erfolgt durch diese Durchflußdüse. Im ersteren Fall ist ein schlagartiges Einschalten und ein verzögertes Ausschalten gegeben. Im zweiten Fall kann auch der Einschaltvorgang entsprechend verzögert werden.If the immersion vessel only has one passage opening for the mercury, which can be kept as small and precise as desired, is how the immersion vessel is filled either for a short time by letting the mercury overflow from the tube, or the entry of the mercury into the immersion vessel occurs through this flow nozzle. In the first case, there is a sudden switch-on and a delayed switch-off given. In the second case, the switch-on process can also be delayed accordingly.

Um weitere Reguliermöglichkeiten zu erzielen, kann beispielsweise zwecks Erreichung einer Ausschaltverzögerung bei .kurzzeitigem Einschalten die Artordnung derart getroffen werden,, daß im Tauchgefäß zusätzlich ein Rückschlagventil angeordnet wird, welches ein rasches Eindringen dies. Quecksilbers in das Tauchgefäß beim Einschaltvorgang gestattet, während zwecks Verzögerung beim Ausschaltvorgang .dass Quecksilber über die Durchflußdüse in die . Rölre zurücktritt. Umgekehrt kann auch zwecks Erreichung eines verzögerten Einschaltvorganges, aber einestkurzzeitigen Awssdha.ltvoiganges, ein Rückschlagventi1 im Tauchgefäß so angeordnet werden, daß es beim Einschaltvorgang der Röhre geschlossen ist, während es beim Ausschaltvorgang den Übertritt des Quecksilbers. aus dem Tauchgefäß in die Röhre kurzzeitig gestattet.In order to achieve further regulation options, for example for the purpose of achieving a switch-off delay in the event of a brief switch-on, the type order be taken in such a way that a check valve is also arranged in the immersion vessel will what a rapid penetration this. Mercury into the immersion vessel during the switch-on process allows the mercury over the flow nozzle into the. Rölre resigns. The other way round can also be used for the purpose of attainment a delayed switch-on process, but a very brief Awssdha.ltvoiganges, a non-return valve can be arranged in the immersion vessel in such a way that it is activated when the unit is switched on the tube is closed, while the mercury crosses when it is switched off. from the immersion vessel into the tube for a short time.

Die Erfindung ist in Ausführungslbeispielen in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigen Fig. i und 2,einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform einer Quecksilberschaltröhre im ausgeschalteten und eingeschalteten Zustand; Fig. 3 und 4 zeigen Längsschnitte einer zweiten Ausführungsform in entsprechenden Arbeitsstellungen und die Fig. 5 und 6 Längsschnitte einer dritten Ausführungsform in entsprechenden Betriebsstellungen. ist eine Magnetspule oder ein permanenter Magnet. 2 ist die eigentliche zylindrisch gestaltete Quecksilberschaltröhre atis Glas, in die am oberen und unteren Ende die Elektroden 3 und 4 eingeschmolzen sind. Entweder sind der Magnet i oder die Röhre 2 oder auch beide gegeneinander axial verschiebbar, um so die Zeiten der Schaltvorgänge regulieren zu können. _ In der Röhre 2 befindet sich das Quecksilber 5, welches im ausgeschalteten Zustand in zwei Teile s° und, 5b unterteilt wird. Der Teil 5a ist in ständigem, Kontakt mit der unteren Elektrode 4.The invention is shown in Ausführungslbeispielen in the drawing, namely, FIGS. i and 2 show a longitudinal section through a first embodiment a mercury interrupter in the switched-off and switched-on state; Fig. 3 and 4 show longitudinal sections of a second embodiment in corresponding working positions and FIGS. 5 and 6 are longitudinal sections of a third embodiment in corresponding manner Operating positions. is a solenoid or a permanent magnet. 2 is the actual cylindrically shaped mercury interrupter tube atis glass, into the one at the top and the electrodes 3 and 4 are melted down at the lower end. Either are the magnet i or the tube 2 or both axially displaceable relative to one another, so as to reduce the time to be able to regulate the switching processes. _ The mercury is in tube 2 5, which when switched off is divided into two parts s ° and 5b. The part 5 a is in constant contact with the lower electrode 4.

Erfindungsgemäß ist im Innern der Röhre 2 ein Tauchgefäß 6 axial verschiebbar angeordnet. Es führt sich mit seinem oberen offenen Rand an der Innenwandung der Röhre 2. Dieses Tauchgefäß kann aus einem beliebigen magnetischen Material hergestellt sein und besitzt an seinem unteren Ende eine Durchflußöffnung 7 für das Quecksilber. Diese Durchflaßöffnung 7 kann von vornherein beliebig klein gestaltet werden, um damit die entsprechenden Verzögerungszeiten zu erreichen. Im Innern des Tauchgefäßes 6 ist ein Trennbehälter 8 angeordnet, der in einer napfartigen Vertiefung immer einen Teil 5b des Quecksilbers aufnimmt. Der obere Rand 16 dieses Trennbehälters 8, welcher aus Isoliermaterial bestellt, trennt in der höchsten Stellung des Tauchgefäßes 6 (Fig. i) die Quecksilbermengen 5° und 5b. In die Menge 5b taucht nur die Elektrode-3 ein. Der Stromkreis ist unterbrochen. Gleichzeitig dient die Elektrode 3 als Widerlager, so daß sich das Tauchgefäß 6 infolge seines Auftriebes im Quecksilber 5 nicht weiter heben kann.According to the invention, an immersion vessel 6 is axially displaceable in the interior of the tube 2 arranged. It leads with its upper open edge on the inner wall of the Tube 2. This immersion vessel can be made of any magnetic material and has a flow opening 7 for the mercury at its lower end. This through-flow opening 7 can be made as small as desired from the outset in order to so that the corresponding delay times can be achieved. Inside the immersion vessel 6, a separating container 8 is arranged, which is always in a cup-like recess a part 5b of the mercury takes up. The upper edge 16 of this separation container 8, which is made of insulating material, separates in the highest position of the immersion vessel 6 (Fig. I) the quantities of mercury 5 ° and 5b. Only electrode-3 is immersed in the set 5b a. The circuit is interrupted. At the same time, the electrode 3 serves as an abutment, so that the immersion vessel 6 does not move further due to its buoyancy in the mercury 5 can lift.

Die Wirkungsweise der Ausführung nach den Fig. i bis 2 ist folgende: Wird der Elektromagnet i erregt, so zieht er das Tauchgefäß 6 aus magnetischem Material in der Röhre :2 nach unten, beispielsweise bis in die Stellung gemäß Fig. 2 oder auch tiefer, je nachdem, welche Stellung der Magnet i gegenüber der Röhre 2 hat. Es sind dabei. zwei Möglichkeiten des Füllens des Tauchgefäßes 6 vorhanden. Wird das Tauchgefäß 6 so tief herabgezogen, daß das Quecksilber 5 über den oberen Rand des Täuchgefäßes 6 indessen Inneres tritt, dann erfolgt ein kurzzeitiges Einschalten. Wird das Tauchgefäß 6 jedoch nicht ganz so weit herabgezogen; daß das Quecksilber über seinen oberen Rand hinwegtreten kann, dann tritt das Quecksilber 5 durch die öffnung 7 in das Innere des Tauchgefäßes 6 ein, bis die Quecksilberspiegel im Innern und außerhalb des Tauchgefäßes 6 etwa die gleiche Höhe erreicht haben.The mode of operation of the embodiment according to FIGS. I to 2 is as follows: If the electromagnet i is excited, it pulls the immersion vessel 6 made of magnetic material in the tube: 2 downwards, for example up to the position according to FIG. 2 or also deeper, depending on the position of the magnet i in relation to the tube 2. There are. There are two ways of filling the immersion vessel 6. Will the immersion vessel 6 pulled down so deep that the mercury 5 over the upper edge of the immersion vessel 6, however, occurs inside, then there is a brief switch-on. However, if the immersion vessel 6 is not pulled down quite as far; that the mercury can pass over its upper edge, then the mercury 5 passes through the Opening 7 into the interior of the immersion vessel 6 until the mercury level inside and have reached approximately the same height outside of the immersion vessel 6.

Wird nunmehr die Stromzuführung zu dem Magneten i unterbrochen, so gibt dieser das Tauchgefäß 6 frei. Infolge seines Auftriebes im Innern des Quecksilbers 5 steigt das Tauchgefäß aus der Stellung gemäß Fig. 2 wieder zurück in die Stellung gemäß Fig. i, bis die Elektrode 3 ein weiteres Ansteigen verhindert. Dann ist aber auch derZeitpunkt gegeben, daß der obere Rand 16 des Trennbehälters 8 die Quecksilbermenge in die beiden Teile 5° und 5b trennt (Fig. i). Je nach der Größe der Durclitrittsöffnung 7 tritt das Quecksilber aus dem Innern des Tauchgefäßes 6 bis zur Erreichung der Stellung gemäß Fig. i in die Röhre 2 zurück. Der Höhenunterschied lt (Fig. 2) des inneren und äußeren Quecksilberspiegels bleibt dabei während des Aufwärtsgehens des Tauchgefäßes 6 nahezu konstant. Damit ist an der Durchflußdüse 7 während des Aufwärtsganges des Tauchgefäßes 6 nahezu ein gleichbleibender Druck vorhanden. Dies bedingt einen gleichmäßigen Verzögerungsgang, dessen Zeitablauf damit gemäß der Erfindung nur von der Menge des Quecksilbers abhängt, die jeweils das Tauchgefäß 6 beim Einschaltvorgang aufgenommen hat. Man hat es also durch die Stellung des Magneten i gegenüber der Röhre 2 in der Hand, das Tauchgefäß 6 beliebig anzufüllen und damit den Verzögerungsvorgang für das Ausschalten des Gei-;ites zu beeinflussen.If the power supply to the magnet i is now interrupted, the latter releases the immersion vessel 6. As a result of its buoyancy inside the mercury 5, the immersion vessel rises from the position according to FIG. 2 back into the position according to FIG. I until the electrode 3 prevents further rise. But then there is also the point in time when the upper edge 16 of the separating container 8 separates the amount of mercury into the two parts 5 ° and 5b (Fig. I). Depending on the size of the passage opening 7, the mercury escapes from the interior of the immersion vessel 6 back into the tube 2 until the position shown in FIG. The height difference lt (Fig. 2) of the inner and outer mercury level remains almost constant during the upward movement of the immersion vessel 6. There is thus an almost constant pressure at the flow nozzle 7 during the upward movement of the immersion vessel 6. This necessitates a uniform deceleration process, the timing of which thus depends, according to the invention, only on the amount of mercury that the immersion vessel 6 has absorbed during the switch-on process. The position of the magnet i in relation to the tube 2 means that the immersion vessel 6 can be filled as desired and thus the delay process for switching off the slide can be influenced.

Bei der Ausführung nach den Fig. 3 und 4 ist eine Abänderung des Gerätes nach den Fig. i und 2 wie folgt vorgesehen: Unterhalb des Trennbehälters 8, 9 ist zusätzlich ein weiterer Boden io mit einem Rückschlagventil i i vorgesehen, welches unter der Einwirkung einer Feder steht und bei dieser Ausführungsform sich nur nach oben, d. h. dem Innern des Tauchgefäßes 6, öffnen kann. Unterhalb des Rückschlagventils i i ist eine Kammer 12 mit Durchtrittsöffnungen 13 vorgesehen. Das Ventil i i führt sich auf der Ventilstange 14.In the embodiment according to FIGS. 3 and 4, there is a modification of the device according to FIGS. i and 2 provided as follows: Below the separating container 8, 9 is in addition, another floor io with a check valve i i is provided, which is under the action of a spring and in this embodiment is only after above, d. H. the inside of the immersion vessel 6, can open. Below the check valve i i a chamber 12 with passage openings 13 is provided. The valve i i leads on the valve rod 14.

Die Wirkungsweise dieser Ausführung ist folgende: Beim Einschalten des Magneten i wird das Tauchgefäß 6 wieder nach unten gezogen. Das Ventil i i öffnet sich entgegen der Federwirkung rasch. Der Einschaltvorgang ist augenblicklich gegeben. Dagegen ist eine Verzögerung im Ausschaltvorgang dadurch gegeben, daß bei Wegnahme des Stromes für den Magneten i das Tauchgefäß 6 durch seinen Auftrieb nach oben ansteigt, dabei aber das Ventil i i geschlossen ist. Das Ventil i i schließt sich durch Federwirkung und durch die aufdrückende Quecksilbermenge. Das Quecksilber innerhalb des Gefäßes 6 kann nur durch die Durchflußöffnung 7 in die Röhre 2 zurücktreten.The mode of operation of this version is as follows: When switching on of the magnet i, the immersion vessel 6 is pulled down again. The valve i i opens against the spring action quickly. The switch-on process is instantaneous. On the other hand, there is a delay in the switch-off process in that when it is removed of the current for the magnet i the immersion vessel 6 by its buoyancy upwards increases, but the valve i i is closed. The valve i i closes by spring action and by the amount of mercury pressing on. The mercury inside the vessel 6 can only pass through the flow opening 7 into the tube 2.

Eine umgekehrte Anordnung, bei der eine Verzögerung des Einschaltvorganges, dagegen ein kurzzeitiges Ausschalten der Vorrichtung gegeben ist, ist in den Fig. 5 und 6 gezeigt. Bei dieser Anordnung ist ein Ventil 15 vorgesehen, welches sich beim Aufwärtsgang des Tauchgefäßes 6 entgegen seiner Feder öffnet, dagegen beim Abwärtsgang des Tauchgefäßes 6 durch die Feder und das Quecksilber ge- schlossen wird. Beim Einschalten des Magneten i kann das Quecksilber daher nur durch die Düse 7 in das Tauchgefäß 6 eintreten (verzögerter Einschaltvorgang). Beim Ausschalten öffnet sich dagegen das Ventil 15, sobald das Tauchgefäß 6 nach oben geht. Der Ausschaltvorgang ist kurzzeitig. Durch entsprechende Anordnung von Ventilen, durch verschieden große Ausbildung der Durchflußdüse 7 oder durch mehrfache Anordnung von Durchflußdüsen 7 können die beliebigsten Gestaltungen des Gerätes erreicht werden.A reverse arrangement, in which the switch-on process is delayed, but the device is switched off briefly, is shown in FIGS. In this arrangement, a valve 1 5 is provided, which opens when the upward transition of the immersion vessel 6 against its spring, whereas during the downward transition of the immersion vessel 6 by the spring and the mercury is closed. When the magnet i is switched on, the mercury can therefore only enter the immersion vessel 6 through the nozzle 7 (delayed switch-on process). When switching off, however, the valve 15 opens as soon as the immersion vessel 6 goes up. The switch-off process is brief. Any desired designs of the device can be achieved by appropriate arrangement of valves, by designing the flow nozzle 7 of different sizes or by multiple arrangements of flow nozzles 7.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Vertical mercury interrupter for time-variable, delayed switching, consisting of a cylindrical tube with an electrode fused at the upper and lower end and an immersion vessel which can be axially displaced in the tube and which can be actuated by a magnet coil located outside the tube or a permanent magnet characterized in that the immersion vessel (6) provided with a flow nozzle (7) is equipped with a separating container (8, 9) made of insulating material, in the amount of mercury (5) of which the upper electrode (3) is immersed and its upper edge when the highest position is reached of the immersion vessel separates the quantities of mercury (5 ° and 5b) for the lower and upper electrodes.

2. Vertical mercury delay tube according to claim i, characterized in that that. the flow nozzle (7) in the immersion vessel (6) is held so that the after Fill the immersion vessel (6) given the height difference (h) between the two mercury levels inside and outside of the immersion vessel (6) during the outflow of the mercury from the immersion vessel (6) remains practically constant and a constant at the outlet nozzle Pressure and a constant flow rate and thus one of the scooped The switch-off delay proportional to the amount of mercury is given.

3. Vertical mercury delay tube according to claim i and 2, characterized in that the delay tube (2) and the magnetic coil or the permanent magnet (i) or both parts against each other are displaceable in the axial direction of the tube (2) by the immersion depth of the immersion vessel (6) in the tube (i) and thus the delay times for the switching processes as desired to influence.

4. Vertical mercury delay tube according to claim i to 3, characterized in that a check valve (i i) is arranged in the immersion vessel (6) is that the quick penetration of the mercury into the immersion vessel when switching on permitted while for the purpose of delay in switching off the mercury exclusively returns via the flow nozzle (7) from the immersion vessel (6) into the tube (2).

5. Vertical mercury delay tube according to claim i to, characterized in that that a check valve (i5) is arranged in the immersion vessel (6), which during the switch-on process the The tube is closed so that mercury only passes through it a delay in the switch-on process via the flow nozzle (7) into the immersion vessel (6) is achieved, while the shutdown process for the purpose of rapid separation of the quantities of mercury for the upper and lower electrodes see the check valve (1s) opens and the The amount of mercury from the immersion vessel (6) quickly recedes into the tube (i).