NO136788B

NO136788B - TRANSPORTÆR.

Info

Publication number: NO136788B
Application number: NO392068A
Authority: NO
Inventors: Mogens Arboe Sonne
Original assignee: Superfos Hydraulic A S
Priority date: 1967-10-05
Filing date: 1968-10-04
Publication date: 1977-08-01
Also published as: GB1237552A; NL6814240A; SE323629B; CH502933A; DE1802073A1; NO136788C

Description

Kontaktanordning anbragt i et hermetisk lukket mm fylt med en beskyttelses- eller edelgass. Contact device placed in a hermetically sealed mm filled with a protective or noble gas.

De såkalte beskyttelsesrør- resp. be-skyttelsesgasskontaktreleer er forsynt med magnetiserbare kontaktfjærer anbragt i et glassrør som er smeltet igjen ved endene. For å beskytte kontaktene kan man som bekjent fylle et slikt glassrør med en be-skytteisesgass, eksempelvis en blanding av nitrogen og hydrogen, hvorved korrosjon på kontaktene blir forhindret. Den samme hensikt kan også oppfylles med en fylling med en edelgass, f. eks. argon. The so-called protective tubes or protective gas contact relays are provided with magnetizable contact springs placed in a glass tube which is fused again at the ends. In order to protect the contacts, as is known, such a glass tube can be filled with a protective gas, for example a mixture of nitrogen and hydrogen, whereby corrosion of the contacts is prevented. The same purpose can also be fulfilled with a filling with a noble gas, e.g. argon.

Ved slike kontakter dreier det seg In the case of such contacts, it is about

altså i prinsippet om kontaktanordninger som er anbragt i et hermetisk lukket rom, og hvis kontakter består av magnetiserbart materiale. that is, in principle, contact devices that are placed in a hermetically sealed space, and whose contacts consist of magnetisable material.

Den oppfinnelse som vil bli beskrevet The invention that will be described

i det følgende, gjelder en slik kontaktan-ordninig og gjør det mulig å øke slike kon-taktanordningers levetid vesentlig. Dette blir ifølge oppfinnelsen oppnådd ved at hver kontaktside utover det egentlige kontaktsted er forsynt med et overtrekk av et in the following, applies to such a contact device and makes it possible to significantly increase the lifetime of such contact devices. According to the invention, this is achieved by each contact side beyond the actual contact point being provided with an overcoat of a

høytsmeltende metall (f. eks. molybden, tantal, wolfram) som dekker det område av kontaktene over hvilket en glimutladning som danner seg i tilfellet av en kon-taktbetjenimg, i det vesentlige strekker seg. high-melting metal (e.g. molybdenum, tantalum, tungsten) which covers the area of the contacts over which a glow discharge formed in the case of a contact operation substantially extends.

Oppfinnelsen beror på følgende erkjennelser: En åpen kontakt kan sammenlignes med et gassutladningsrør. forutsatt at den befinner seg i en gassatmosfære. Følgelig The invention is based on the following findings: An open contact can be compared to a gas discharge tube. provided it is in a gas atmosphere. Consequently

tenner den under åpningsprosessen en ignites it during the opening process one

glimutladning mellom sine elektroder hvis der over disse oppstår en spenning høyere enn tennspenningen. Dette tilfelle fore-ligger spesielt når der ved hjelp av slike kontakter kobles en induktiv belastning glow discharge between its electrodes if a voltage higher than the ignition voltage occurs across them. This case exists especially when an inductive load is connected by means of such contacts

f. eks. et relé. I et slikt tilfelle bevirker det e.g. a relay. In such a case it causes

spontane strømbrudd induksjon av en spenningsspiss som opptrer umiddelbart på kontakten og dermed tenner glimutladningen. spontaneous power outages induction of a voltage spike that occurs immediately at the contact and thus ignites the glow discharge.

Følgen av dette er en forstøvning av den del av kontakten som danner katode, en såkalt katodeforstøvning. Denne ytrer seg i en slitasje på vedkommende stykke av kontaktoverflaten og en materialvandring, noe som virker ytterst uheldig på kontaktstedets egenskaper. The consequence of this is a sputtering of the part of the contact that forms the cathode, a so-called cathode sputtering. This manifests itself in a wear on the relevant piece of the contact surface and a material migration, which has an extremely unfavorable effect on the properties of the contact point.

Der finnes nu bestemte metaller, nemlig slike med høyt smeltepunkt som f. eks. molybden, wolfram eller tantal, som byr en meget høy motstand mot den katode-forstøvning som opptrer ved glimutlad-nlnger. Man har derfor allerede benyttet slike metaller som såkalte rentmetallka-toder i koldkatoderør. Likeledes har høyt-smeltende metaller som wolfram og rhodi-um vært foreslått anvendt som kontakt-belegg eller kontaktelektroder som arbei-der under beskyttelses- resp. edelgass. Ved disse utførelser befinner vedkommende metall seg i det vesentlige bare på selve kontaktstedet og eventuelt i et snevert område i nærheten av dette. Oppfinnelsens forskrift beror nu på erkjennelser som ikke er tidligere kjent, nemlig dels at glimutladningen ved kontakter av magnetisk materiale som påvirkes i en gassatmosfære, utstrekker seg til en vesentlig større flate enn kontaktstedet og den katodeforstøv-ning som opptrer i den forbindelse, best motvirkes ved hjelp av høytsmeltende metaller som molybden, tantal og wolfram, anordnet over hele den nevnte flate, mens en anvendelse av høytsmeltende metall bare i området for kontaktdannelsen er virkningsløs i praksis når det gjelder den nevnte effekt, idet den glimutladning som danner seg ved siden av kontaktstedet, da vil utbre seg til materiale som ikke holder stand mot katodeforstøvningen og den dermed forbundne materialvandring. There are now specific metals, namely those with a high melting point such as molybdenum, tungsten or tantalum, which offers a very high resistance to the cathode sputtering that occurs during glow discharges. Such metals have therefore already been used as so-called pure metal cathodes in cold cathode tubes. Likewise, high-melting metals such as tungsten and rhodium have been proposed to be used as contact coatings or contact electrodes that work under protective or noble gas. In these embodiments, the metal in question is essentially only located at the contact point itself and possibly in a narrow area near it. The regulation of the invention is now based on findings that were not previously known, namely that the flash discharge at contacts of magnetic material that is affected in a gas atmosphere extends to a significantly larger area than the contact location and the cathode sputtering that occurs in that connection is best counteracted by using high-melting metals such as molybdenum, tantalum and tungsten, arranged over the entire said surface, while the use of a high-melting metal only in the area of the contact formation is ineffective in practice in terms of the said effect, since the glow discharge that forms next to the contact point , then will spread to material that does not hold up against the cathode sputtering and the associated material migration.

Ved oppfinnelsen blir det således mulig å rydde den skadelige katodeforstøv-ning ved kontaktanordninger av den foreliggende art praktisk talt av veien, samtidig som den ellers iakttatte tilbøyelighet hos de nevnte høytsmelitende metaller til å danne skikt med høy ohmsk motstand er forhindret av beskyttelses- eller edelgas-sen. With the invention, it thus becomes possible to clear the harmful cathode sputtering in contact devices of the present kind practically out of the way, while the otherwise observed tendency of the aforementioned high-melting metals to form layers with high ohmic resistance is prevented by shielding or noble gas -late.

Ved hjelp av de ovenfor beskrevne forholdsregler i henhold til oppfinnelsen oppnår man lang levetid av kontaktene, da den uheldige forandring av kontaktene som forårsakes ved glimutladning, blir ryddet av veien i stor utstrekning. Dette fører igjen til at de karakteristiske elektriske og magnetiske verdier for kontaktanordningen holder seg mer konstante. Ifølge en hensiktsmessig utførelsesform av oppfinnelsen blir det høytsmeltende metall plettert på kontaktene i form av et folie. With the help of the above-described precautions according to the invention, a long service life of the contacts is achieved, as the unfortunate change in the contacts caused by flash discharge is largely eliminated. This in turn causes the characteristic electrical and magnetic values for the contact device to remain more constant. According to an appropriate embodiment of the invention, the high-melting metal is plated on the contacts in the form of a foil.

En slik anordning for et beskyttelses-kontaktrelé er anskueliggjort på fig. 1. Denne viser de to kontaktfjærer 2 og 3 anbragt i et beskyttelsesrør 1 med gassfylling. Beskyttelsesrøret 1 består av glass og er ved endene smeltet igjen rundt kontaktfjærene 2 og 3. Disse er i området for kontaktstedet forsynt med et påplettert folie 4 bestående av et høytsmeltende metall, f. eks. molybden. Som det ses, er follet 4 trukket så 'langt omkring de av flate blikk-strimler bestående kontaktfjærer 2 og 3 at der fremkommer en forholdsvis stor flate som i tilfellet av en glimutladning kan by en tilsvarende høy motstand mot den kato-deforstøvning som oppstår. Selvsagt er det også mulig å trekke pletteringen 4 over hele det stykke av kontaktene 2 og 3 som befinner seg 1 det indre av beskyttelses-røret 1, dersom man får å regne med tilsvarende stor katodedekning. Such a device for a protective contact relay is illustrated in fig. 1. This shows the two contact springs 2 and 3 placed in a protective tube 1 with gas filling. The protective tube 1 consists of glass and is fused at the ends around the contact springs 2 and 3. These are provided in the area of the contact point with a plated-on foil 4 consisting of a high-melting metal, e.g. molybdenum. As can be seen, the foil 4 is drawn so far around the contact springs 2 and 3 consisting of flat tin strips that a relatively large surface appears which, in the case of a glow discharge, can offer a correspondingly high resistance to the cathodic sputtering that occurs. Of course, it is also possible to draw the plating 4 over the entire section of the contacts 2 and 3 which is located 1 the inside of the protective tube 1, if one can count on correspondingly large cathode coverage.

En annen mulighet for å forsyne kontaktfj ærene med en overflate av høytsmel-tende metall består i å anbringe dette metall på kontaktfjærene i form' av en passende formet nagle. Another possibility for providing the contact springs with a surface of high-melting metal consists in placing this metal on the contact springs in the form of a suitably shaped rivet.

En slik konstruksjon er anskueliggjort på fig. 2 og 3, som henholdsvis i grunnriss og i sideriss viser en kontaktfj ær forsynt med en slik nagle. Som det ses, har naglen 5 en skiveformet del som blir å anbringe på den side som vender mot motkontaktfjæren. Naglen strekker seg med en hals 6 gjennom kontaktfj æren 7, som er forsynt med en tilsvarende boring. På den side av kontaktfj æren 7 som vender bort fra skiven, er naglen klinket. Denne utførelsesform er tilstrekkelig i tilfeller hvor kontaktene bare får å utholde en lav strømbelastning. Such a construction is illustrated in fig. 2 and 3, which respectively in plan view and in side view show a contact spring provided with such a rivet. As can be seen, the rivet 5 has a disc-shaped part which is to be placed on the side facing the counter contact spring. The rivet extends with a neck 6 through the contact spring 7, which is provided with a corresponding bore. On the side of the contact spring 7 facing away from the disc, the rivet is riveted. This embodiment is sufficient in cases where the contacts only have to withstand a low current load.

Hensiktsmessig forsyner man begge de samvirkende kontafctdeler med en overflate av høytsmeltende metall. Herved oppnår man for det første at en slik kontakt kan kobles inn i vedkommende strøm-krets uten hensyn til retningen av strøm-men som skal kobles, og for det annet at også den såkalte finvandring som går ut fra den som anode arbeidende kontaktdel, blir sterkt minsket. It is expedient to provide both interacting contact parts with a surface of high-melting metal. This achieves, firstly, that such a contact can be connected into the current circuit in question without regard to the direction of the current to be connected, and secondly, that the so-called fine migration that emanates from the contact part working as an anode, is also greatly reduced.

Virkningen av de ovenfor beskrevne forholdsregler kan understøttes ved at man overensstemmende med patent nr. 110 186 forsyner det hermetisk lukkede rom hvori kontaktanordningen er anbragt, med en fylling med et trykk som' er senket så meget i forhold til atmosfæretrykket at en glimutladning med sin katodedekning strekker seg over en flate som er vesentlig større enn den til kontaktstedet hørende kontaktflate, så den katodeforstøvning som bevirkes av glimutladningen, for en over-veiende dels vedkommende blir flyttet til områder som ikke deltar i den egentlige kontaktdannelse. The effect of the precautions described above can be supported by providing, in accordance with patent no. 110 186, the hermetically sealed space in which the contact device is placed, with a filling with a pressure which is lowered so much in relation to the atmospheric pressure that a glow discharge with its cathode coverage extends over an area that is significantly larger than the contact area belonging to the contact location, so the cathodic sputtering caused by the glow discharge is for the most part moved to areas that do not participate in the actual contact formation.

Man oppnår dermed for det første at økningen av katodedekningen minsker den spesifike strømbelastning under kobllngs-prosessen og dermed svekker katodeforstøv-niingen overhodet, og for det annet at den tæring på kontaktene som betinges av katodeforstøvningen, blir flyttet bort fra området for det egentlige kontaktsted. Denne sistnevnte effekt er viktig særlig fordi den betyr at avleiringen av forstøv-ningsprodukter på det egentlige kontaktsted og dermed materialvandringen i stor utstrekning blir unngått. One thus achieves, firstly, that the increase in the cathode coverage reduces the specific current load during the connection process and thus weakens the cathode sputtering altogether, and secondly, that the corrosion on the contacts caused by the cathode sputtering is moved away from the area of the actual contact point. This latter effect is particularly important because it means that the deposition of atomization products at the actual point of contact and thus material migration to a large extent is avoided.

I tillegg til den sterke minskning av katodeforstøvningen som i henhold til den foreliggende oppfinnelse oppnås med et høytsmeltende metall som kontaktoverfla-te med en utstrekning som spesifisert inn-ledningsvis, bevirker altså den nettopp beskrevne forholdsregel som består i å stille inn et ganske bestemt gasstrykk, at også den skadelige virkning av den kato-deforstøvning som allikevel måtte oppstå, blir sterkt redusert, så der alt i alt sikres en meget betydelig forlengelse av kontakt-anordningens levetid. In addition to the strong reduction in cathode sputtering which, according to the present invention, is achieved with a high-melting metal as contact surface with an extent as specified at the beginning, the precaution just described, which consists in setting a fairly specific gas pressure, causes that also the harmful effect of the cathode sputtering that may still occur is greatly reduced, so that all in all a very significant extension of the contact device's lifetime is ensured.

Senkes trykket i det hermetisk lukkede rom så meget i forhold til atmosfæretrykket at der akkurat fremkommer en katodedekning som strekker seg over den overflate av kontaktene som består av høytsmeltende metall, vil der fremkomme en katodedekning svarende til pletteringen 4 på fig. 1. Men det er også mulig ved passende innstilling av trykket å oppnå en katodedekning som går utenfor overflaten av høytsmeltende metall. Isåfall fremkommer en enda lavere strømtetthet, samtidig som man dog må ta med på kjøpet en viss resterende katodeforstøvning i de områder hvor overflaten ikke består av høytsmel-tende metall. Dette er imidlertid uvesent-lig, da den katodeforstøvning som' resulte-rer av den lave totale spesiflke strømbe-lastning, ikke lenger spiller noen vesentlig rolle. I alminnelighet vil man inngå et kompromis mellom utstrekningen av overflaten av høytsmeltende metall og innstil-lingen av trykket, idet man tar hensyn til den energi som skal kobles av vedkommende kontaktanordnlng. Ved dette kompromis vil man velge de gunstigste forhold for vedkommende strømstyrke. If the pressure in the hermetically sealed space is lowered so much in relation to the atmospheric pressure that a cathode coating that extends over the surface of the contacts consisting of high-melting metal appears, a cathode coating corresponding to the plating 4 in fig. 1. But it is also possible by suitably setting the pressure to achieve a cathode coverage that goes beyond the surface of high-melting metal. In that case, an even lower current density appears, but at the same time, one must take into account a certain residual cathode sputtering in the areas where the surface does not consist of high-melting metal. However, this is unimportant, as the cathode sputtering that results from the low total specific current load no longer plays any significant role. In general, a compromise will be made between the extent of the surface of high-melting metal and the setting of the pressure, taking into account the energy to be connected by the contact device in question. With this compromise, the most favorable conditions for the current in question will be chosen.

Claims

1. Contact device which is placed in a hermetically sealed container filled with a protective or noble gas, and whose contacts consist of magnetisable material, characterized in that each contact side beyond the actual contact point is provided with a coating of a high-melting metal (e.g. .molybdenum, tantalum, tungsten) which covers the area of the contacts over which a flash discharge which forms in the case of a contact operation essentially extends.

2. Contact device as specified in claim 1, characterized in that the high-melting metal is plated on the contacts in the form of a foil.

3. Contact device as specified in claim 1, characterized in that the high-melting metal is placed on the contacts in the form 1 of a rivet.

4. Contact device as stated in one of the claims 1-3, characterized by a filling with a pressure that is lowered so much in relation to the atmospheric pressure that the cathode coverage of a glow discharge will extend over an area that is significantly larger than the contact area belonging to the contact point , so the cathodic sputtering caused by the glow discharge has for the most part been moved to areas that do not participate in the actual contact formation.