DE8024552U1

DE8024552U1 - Quecksilberschalter

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Publication number: DE8024552U1
Application number: DE8024552U
Authority: DE
Original assignee: W Guenther 8500 Nuernberg GmbH
Current assignee: W Guenther 8500 Nuernberg GmbH
Priority date: 1980-09-13
Filing date: 1980-09-13
Publication date: 1981-02-26
Also published as: EP0047980A2; DK147587C; DE3168323D1; DK405281A; EP0047980A3; EP0047980B1; DK147587B

Description

Quecksilberschalter

bie Neuerung betrifft einen Quecksilberschalter mit den

• Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1. Queck-

feilberschalter dieser Art sind bereits bekannt und bei*- fcpielsweise in der deutschen Gebrauchsmusterschrift (3 80 16 981.9 beschrieben. Derartige Quecksilberschalter dienen zum Schalten kleiner elektrischer Ströme, insbesonde^ te Mikrophönströme. Der Schaltvorgang wird durch Kippbewegungen ausgelöst, wobei der als Bewegungskontakt dienende Quecksilbertropfen in Einschaltstellung die beiden in den Innenraum des Schalters vorstehenden Festkontaktenden Denetzt, in Ausschaltstellung hingegen von den Festkontakteriden der Festkontakte losgelöst ist.

Um Übergangswiderstände und Geräuschbildung zu vermeiden, wenn obengenannter Schalter im elektroakustischen Bereich, beispielsweise zur Schaltung von Mikrophon—oder Telefonströmen verwendet wird, sind in der Regel die Festkontakte aus Platin hergestellt oder zumindest deren Freienden mit Platinüberzügen versehen. Aufgrund der äußert geringen Oberflä-

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chenrauhigkeit von Platin haftet die Quecksilbertfopfenoberfläche stärk an den Platinoberflachen an, wodurch es beim Ausschaltvorgang zu Abreißschwierigkeiten und damit zu unregelmäßigem Ausschaltverhalten kommen kann.

Bei bekannten Schaltern wurde zur Verminderung der Abreißprobleme beim Ausschaltvorgang das Volumen des Quecksilbertropfens relativ groß gewählt. Wird der zusammenhängende Quecksilbertropfen bei der Kipp^Ausschaltbewegung von den Festkontakten wegbeschleunigt, ist in der Regel die ihm innewohnende kinetische Energie ausreichend, die Haftkräfte zwischen Platinbeschichtung der Festkontakte und Quecksilberoberflache zu überwinden, d.h. den Quecksilbertropfen von den Festkontakten abzulösen.

Nachteilig an den bekannten Quecksilberschaltern sind zunächst deren relativ große bauliche Abmessungen, die durch die relativ große Quecksilbertropfenmasse notwendig werden. Darüber hinaus birgt eine große Quecksilbermenge bei Bruch eines Quecksilberschalters eine erhöhte Gefahr aufgrund giftiger Quecksilberdämpfe.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Quecksilberschalter derart weiterzubilden, daß er insbesondere kleinere äußere Abmessungen aufweist und bei definierterem

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Schaltverhalten mit einer geringeren Quecksilbermenge auskommt. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Die Erfindung nutzt die extrem hohe Oberflächenspannung von 465 dyn/cm bei Raumtemperatur eines Quecksilbertropfens und damit dessen Bestreben aus, seine Oberfläche weitgehendst zu verkleinern, um das Ablöseverhalten des Quecksilbertropfens von den Kontakten zu verbessern. Aufgrund des Bestrebens eines Quecksilbertropfens eine weitgehend kugelige Form anzunehmen, wird er - gleich einer mit Wasser gefüllten Luftballonhülle - versuchen, eine Eindellung in die Kugeloberfläche zu vermeiden. Zwischen einem Vorsprung, der die Oberfläche des Quecksilbertropfens eindellt und dem Massenzentrum des Quecksilbers herrscht somit eine Abstoßungskraft. Diese Abstoßungskraft wird ausgenutzt, um zusätzlich zur kinetischen Bewegungsenergie, die dem von den Festkontakten weg beschleunigten Tropfen innewohnt, diesen von den Festkor.takten wegzudrängen bzw. abzulösen.

Durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 2 weist die den Quecksilbertropfen von den Festkontakten abdrängende Kraft im wesentlichen axial in Erstreckungsrichturtg der Festkontakte und trägt somit zum Abriß der Quecksilberöberfläche vom den Spitzen der Festkentakte wesentlich bei.

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Eine konvexe Ausformung der Innenfläche des Festkontaktendes des Glaskolbens zwischen den Festkontakten gemäß Anspruch 3 läßt sich beim Einschmelzvorgang der Festkontakte problemlos erreichen. Durch geeignetes Quetschen des Festkontaktendes des Glaskolbens in warmem Zustand kann eins Glas-Fließgrenze erreicht werden, die konvex in den Innenraum des Glaskolben vorsteht.

Vorsprünge, die von der Kolbenseitenwandung im Bereich der Festkontakte in den Innenraum des Glaskolbens vorstehen (Anspruch 4), bewirken ebenfalls eine Abdrängkraft des Quecksilbertropfens von den Festkontakten. Derartige von der Kolbenseitenwandung abstehende Vorsprünge lassen sich besonders leicht durch Eindellungen der Kolbenseitenwandung in warmem Zustand gemäß Anspruch 5 herstellen.

Durch eine Ausformung des Glaskolbens gemäß Anspruch 6 werden im Übergangsbereich zwischen dem zylindrischen Teil des Glaskolbens und dem "Hals"-Bereich Eindellungen gebildet, die den oben beschriebenen Abstoßungseffekt des Quecksilbertropfens von den Festkontakten bewirken. Darüber hinaus löst die flaschenartige Ausformung noch einen "Schnappeffekt" beim Ausschaltvorgang aus. Der schwerpunkt Hes Quecksilbertropfen kippt kurz vor dem Abriß von den Festkontakten bei Neigung des Glaskolbens über die durch den über-

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gangsbereiches gebildete, in den Innenraum vorstehende Potentialschwelle, reißt dabei aufgrund der hohen Oberflächenspannung den im Halsbereich verbliebenen Teil des Tropfens in den tiefer liegenden "Bauchbereich" mit und bewirkt somit eine schlagartige Unterbrechung der Kontaktstrecke zwischen den beiden Festkontakten.

Durch eine Abplattung der Verengung nach Anspruch 7 läßt sich der Ausschaltkippwinkel bei Verkippung des Schalters in einer Kippebene, die rechtwinklig zur Abplattung gewählt ist bezüglich der Mittelachse des Glaskolbens unsymmetrisch festlegen. Erfolgt die Neigung in der Schwenkebene derart, daß der Quecksilbertropfen über die Abplattung abrollt, so ist der Ausschaltschwenkwinkel ein anderer als bei Verschwenkung des Glaskolbens in der Gegenrichtung, bei welcher der Quecksilbertropfen auf der Innenfläche der im wesentlichen rund verbliebenen Verengung abrollt.

Durch Aufbringen von zwei sich diametral gegenüberliegenden Abplattungen im Bereich der Verengung kann der Ausschaltschwenkwinkel zweier rechtwinklig zueinander angeordneter Schwenkebenen unterschiedlich festgelegt werden (Anspruch

Durch das Kennzeichen des Anspruches Ö wird die durch den

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Schnappeffekt verursachte zusätzliche Ablösekraft dazu aufgewendet, die Quecksilberoberfläche gleichzeitig von beiden Festkontakten abzureißen. Bei Verkippung des Glaskolbens um eine zur Erstreckungsebene der beiden Festkontakte senkrechte Schwenkebene tritt der Schnappeffekt bei der kennzeichnungsgemäßen Abplattung besonders stark auf, wodurch ein sicheres gleichzeitiges Abreißen der Quecksilb^roberflache von den Festkonbakten gewährleistet ist.

Die Ausformung einer zylindermantelflächenartigen Innenfläche zwischen den Abplattungen ist beim Einschmelzvorgang der Festkontakte auf einfache Weise durch beidseitiges Quetschen herzustellen (Anspruch 10).

Durch das Kennzeichen des Anspruches 11 ist ein besonders starker Verdrängungseffekt durch die konvex geformte Innenfläche des Festkontaktendes sichergestellt.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Quecksilberschalter, wobei die Blickrichtung parallel zur gemeinsamen Erstreckungsebene der Festkontakte verläuft.

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Quecksilberschalters, wobei

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die Blickrichtung senkrecht zur gemeinsamen Er- I streckungsebene der beiden Festkontakte verläuft, | Fig· 3 eine schematische Darstellung der Oberflächenvergrößerung eines Quecksilbertropfens bei Eindellung | durch einen gegen den Tropfen vorstehenden Vor- I

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Ein Quecksilberschalter 1 besteht im wesentlichen aus einem Glaskolben 2 sowie einem darin eingeschlossenen, als Bewegungskontakt zwischen zwei Festkort^akten 3 wirksamen Quecksilbertropfen 4. Abhängig von der Raumlage des Glaskolbens 2 verbindet der Quecksilbertropfen 4 die beiden in den In^- nenraum 5 des Glaskolbens 2 vorstehenden mit Platin beschichteten Enden der Festkontakte 3. Im Bereich der Festkontakte 3 ist die Innenfläche 6 des Glaskolbens derart ausgebuchtet, daß der Quecksilbertropfen 4 bei überbrückter Festkontaktstrecke durch die Vorsprünge 7,8 eingedellt wird.

Die Vorsprünge 7 sind durch eine flaechenhalsartige Verengung 9 gebildet, die am Festkontaktende 10 des Glaskolbens 2 angeordnet ist. Diese Verengung 9 ist an zwei diametral gegenüberliegenden Seiten mit Abplattungen 11 versehen, die im wesentlichen parallel zur gemeinsamen Erstreckungsebene der Festkontakte 3 verlaufen. Die Innenfläche 12 des Festkontaktendes 10 verläuft im Bereich der Abplattungen

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11 in Form eines Zylindermantels* Ihr Scheitelpunkt 13 steht weiter in den Innenraum 5 des Glaskolbens 2 hinein als die Spitzen der Festkontakte 3.

Der durch die Vorsprünge ausgelöste Verdrängungseffekt soll anhand von Fig* 3 näher erläutert werden. Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung einen Quecksilbertropfen 4, dessen Oberfläche 14 in den Lagen I, ίϊ sowie III gezeigt ist. In der Lage I ist der Quecksilbertropfen 4 noch so weit vom Konvexvorsprung 8 entfernt, daß seine Oberfläche 14 nicht von dem Vorsprung 8 beeinflußt wird und somit weitgehend einer Kugelform angenähert ist.

In der Lage II dellt der Vorsprung 8 bereits die Oberfläche 14 des Quecksilbertropfens etwas ein, was aufgrund der Oberflächenspannung zu einer Kraftkomponente führt, die im wesentlichen in Axialrichtung 15 von den Festkontakten 3 weggerichtet ist.

In der Lage III schließlich ist die Kontaktstrecke zwischen den beiden Festkontakten 3 durch den Quecksilbertropfen 4 geschlossen. In dieser Lage lastet der Quecksilbertropfen 4 mit einem erheblichen Teil seines Gesamtgewichtes auf dem Vorsprung, so daß die Schwerkraft die Abstoßungskraft überwiegt .

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Kunde Customer	Ά ⁸⁰⁴⁹⁶ IaSK ^w< GUnther ^mbH	Benennung / Designation	Pos.	Benennung / Designation	Sonderpositionen /Special	i	Seite 1 von _ _ - page 1 of.
Pos.	Quecksilberschalter	51
• i	Glaskolben	52
2	Festkontakte	53
a	Quecksilbertfopfen	54 55
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7	Vorsorünae	61		-
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14	Axialrichtuna	[68
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Claims

W. Günther GmbH, 8500 Nürnberg Ansprüche:

1.) Quecksilberschalter mit einem in einem Glaskolben eingeschlossenen, als Bewegungskontakt zwischen zwei vorzugsweise nebeneinander in den Glaskolben eingeführten Festkontakten wirksamen Quecksilbertropfen, der abhängig von der R^umlage des Glaskolbens an dessen Innenwänden abrollt,

dadurch gekennzeichnet,

daß im Bereich der Festkontakte (3) mindestens ein bei überbrückter Festkontaktstrecke den Quecksilbertropfen (4) einbuchtender Vorsprung (7,8) an der Innenfläche (6) des Glaskolbens (2) vorgesehen ist.

2.) Quecksilberschalter nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Vorsprung (8) zwischen den Festkontakten (3) vom Festköntäktende (10) des Glaskolbens (2) absteht.

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3.) QuecKsilberschalter nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Innenfläche (12.) des Festkontaktendes (10) des Glaskolbens (2) zumindest im Bereich zwischen den Festkontakten (3) konvex gewölbt ist.

4.) Quecksilberschalter nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Innenfläche (6) der Kolbenseitenwandung (16) mit mindestens einem in den Innenraum (5) vorstehenden Vorsprung (7) versehen ist, dessen Abstand vom Festkontaktende (10) des Glaskolbens (2) mindestens der Einstehlänge der Festkontakte (3) in den Innenraum (5) des Glaskolbens (2) entspricht.

5.) Quecksilberschalter nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

daß der von der Kolbenseitenwandung (16) in den Innenraum (5) vorstehende Vorsprung (7) durch eine Eindellung tier Kolbenseitenwandu.'icj gebildet ist,

6.) Quecksilberschalter nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

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"I. Der Glaskolben (2) ist im wesentlichen zylinderfor=

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2. Der Glaskolben (2) weist an seinem Pestkontäktende

(10) eine fiäscherihälsartige Verengung (9) auf, 3i Die Festkort&kte (3) stehen aus dem Festkohtaktende

(10) in die Verengung (9) hinein.

7i ) Quecksilberschalter nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet»

daß die Verengung (9) an einer Seite eine Abplattung (11) aufweist.

8.) Quecksilberschalter nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Verengung (9) an zwei diametral gegenüberliegen den Seiten Abplattungen (11) aufweist.

9.) Quecksilberschalter nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Abplattungen (11) im wesentlichen parallel zur gemeinsamen Erstreckungsebene der Festkontakte (3) vei— laufen.

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10« ) Quecksilberschalter* flach mindestens einem der vorher^ gehenden AnsprUche»

dadurch gekennzeichnet,

daß sich die Innenfläche (12) des Festkoritaktendes
(10) zylindermantelflächenartig und rechtwinklig zv/i^ sehen den Abplattungen (11) erstreckte

11i) Quecksilberschalter nach mindestens einem der vorher= gehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Scheitelpunkt (13) der Innenfläche (12) des
Festkontaktendes (10) in Axiälrichtung (15) weiter in das Gehäuseinnere vorsteht als die Freienden der Fest^- kontakte (3).