DE706649C - Verfahren zur Herstellung von Quecksilberschaltern - Google Patents

Description

• 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.
• . De geschilderten Mängel werden durch die Erfindung vermieden.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE. i. Verfahren zur Herstellung von Quecksilberschaltern, dadurch gekennzeichnet, daß die Gefäße gegebenenfalls nach Evakuierung bis zu einem Druck von o, i mm mittels einer -Ölpumpe vakuumdicht verschlossen werden, nachdem außer Quecksilber Stoffe 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 zur Einleitung der Verbrennung dieser Stoffe durch den entstehenden Lichtbogen der Schalter in Betrieb genommen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Sauerstoffbindung Magnesiumpulver verbrannt wird. .
3. 3. Verfahren nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Sauerstoffbindung Aluminiumpulver verbrannt wird. q.. Verfahren nach den Ansprüchen i, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, da.ß die Gefäße vor dem vakuumdichten Abschluß mit Sauerstoff gefüllt werden.