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Quecksilberschaltröhre.
Die Erfindung betrifft Vertikal-Quecksilberschaltröhren, bei denen die beiden festen Elektroden aneinander gegenüberliegenden Stellen in die Glaswandung eingeschmolzen sind, die eine Elektrode sich ständig in Quecksilber befindet, während die andere Elektrode sieh als gerader Stab in der Achsenrichtung der Röhre erstreckt und die Kontaktgabe zwischen den beiden Elektroden durch das Steigen des Quecksilbers infolge des Hineinziehens des rohrförmigen, zweckmässig aus Eisen bestehenden Schirmes in das Quecksilber erfolgt.
Gemäss der Erfindung wird die Einrichtung so getroffen, dass der aus einem metallischen Rohr bestehende Schwimmer und die obere, stabförmige Elektrode derart gewählt und zueinander angeordnet sind, dass die metallische Oberfläche der stabförmigen oberen Elektrode und die metallische Innenfläche des rohrförmigen Schwimmers unmittelbar einen ringförmigen Hohlraum begrenzen, in den das Quecksilber beim Hineinziehen des Schwimmers aufsteigen kann, so dass es die stabförmige Elektrode ausser an ihrer Spitze auch längs ihrer Zylindermantelfläche benutzen kann.
Es sind nun bereits Quecksilberschaltröhren bekanntgeworden, bei denen die Kontaktgabe durch Einziehen eines aus Eisen bestehenden rohrförmigen Schwimmers in das Quecksilber erfolgt, die beiden festen Elektroden aneinander entgegengesetzten Enden der Röhren angebracht waren. Bei den bekannten Schaltröhren war auch die obere Elektrode stabförmig ausgebildet, jedoch waren bei den bekannten Schaltröhren die festen Elektroden nicht vakuumdicht in die Glaswandung eingeschmolzen und es musste daher bezüglich der Kontaktgabe zwischen der oberen stabförmigen Elektrode und dem Quecksilber dem Rechnung getragen werden, dass die stabförmige Elektrode von der eindringenden Luft angegriffen werden kann und auch die Löschung des Lichtbogens infolge der Anwesenheit von Luft auf Schwierigkeiten stösst.
Es war daher die stabförmige Elektrode mit einem Isolierrohr umkleidet, das entweder über das untere Ende der stabförmigen Elektrode noch etwas hinausragt oder aber die stabförmige Elektrode auf ihrer ganzen Länge umgab, so dass nur die untere Spitze der stabförmigen Elektrode freigelassen wurde. Infolgedessen stand an der oberen Elektrode nur eine sehr geringe Kontaktfläche zur Verfügung, und es war daher unmöglich, mit diesen Röhren grössere Stromstärken zu schalten.
Infolge der Verengung der Quecksilbersäule an der Schaltstelle war dabei ausserdem der Flüssigkeitwiderstand verhältnismässig gross. Durch die erfindungsgemässe Ausbildung der Schaltröhren sind diese Nachteile, die auch bei andern bekannten Schaltröhren, bei denen eine Verengung des Flüssigkeitsweges vorgesehen ist, vorhanden sind, vermieden, indem das Quecksilber in einem breiten Ringraum aufsteigen und die obere stabförmige Elektrode nicht nur an ihrer Spitze, sondern auch längs ihrer Zylindermantelfläche benetzen kann.
Dadurch, dass das Quecksilber in einem breiten Ringraum aufsteigen kann, ist auch die Leistung besonders gering, die zum Heben des Quecksilbers aufgewendet werden muss.
Es sind auch Vertikal-Quecksilberschaltröhren bekanntgeworden, bei denen an dem Verdrängungskörper ein mit Quecksilber gefülltes Tauchgefäss befestigt ist, und durch Heben oder Senken des Verdrängungskörpers die Kontaktgabe zwischen den beiden Quecksilbermassen bewirkt wird. Bei diesen Schaltröhren ist jedoch die Fläche des Verdrängungskörpers am Tauchgefäss, die senkrecht zur Röhrenachse vorhanden ist, verhältnismässig sehr gross, und es wird daher der Bewegung des Verdrängungskörpers am Tauchgefäss in der Flüssigkeit ein verhältnismässig grosser Widerstand geboten.
Bei der erfin-
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dungsgemässen Ausbildung der Sehaltröhre besteht indessen der Verdrängungskörper lediglich aus einem
Rohr, so dass wiederum die Schaltleistung besonders gering ist.
Bei dem in Fig. 1 der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Elektroden mit El und E2 und das Quecksilber mit Q bezeichnet. Die Elektrode E2 besteht zum mindesten an ihrem freien Ende, das beim Betrieb des Schalters mit dem Quecksilber in Berührung kommt, aus einem lichtbogenwiderstandsfähigen Material, beispielsweise Wolfram. M ist die Magnetspule, welche auf dem rohrförmigen Eisensehwimmer S einwirkt. Der Schwimmer S ist im wesentlichen als glattes Rohr ausgebildet, und besitzt nur an seinen äusseren Enden Nocken, die zur Führung des Schwimmers in der
Röhre dienen. Bei Erregung der Spule wird der Schwimmer nach unten gezogen. Das Quecksilber wird verdrängt und steigt nach oben.
Wenn das im Innern des rohrförmigen Schwimmers befindliche Queck- silber die obere Elektrode E2 berührt, ist der Röhrenstromkreis von dieser Elektrode über das Queck- silber Q nach der unteren Elektrode M geschlossen. Bei Abschaltung der Spule M steigt der Schwimmer S infolge des Auftriebes sehr schnell in die Höhe, so dass die Schaltung plötzlich erfolgt. Wegen des Eisen- rüekschlusses (0) der Spule ist der Eigenverbrauch äusserst gering.
Wie aus der Fig. 1 der Zeichnung ersichtlich ist, ist der Schwimmer von solcher Länge, dass er, wenn er durch die Spule heruntergezogen wird, die Kontaktstelle zwischen der Elektrode E2 und dem
Quecksilber Q umgibt. Zweckmässig ist das Verhältnis von Länge zu Durchmesser des Schwimmers grösser als 1. Hiedurch ergibt sich erstens eine bessere Führung durch die Nocken und zweitens eine bessere Form der ganzen Sehaltröhre. Es muss nämlich dafür Sorge getragen sein, dass durch die Masse des Schwimmers so viel Quecksilber verdrängt wird, dass beim Wiederaufsteigen des Schwimmers ein sicheres Abreissen des Lichtbogens erfolgt. Bei kürzeren Schwimmern müsste also der Schwimmer eine grössere Wandstärke besitzen und dementsprechend der Durchmesser der ganzen Schaltröhre grösser werden.
Die Fig. 2 und 3 der Zeichnung zeigen eine andere Ausführungsform. Bei dieser sind an dem einen oder an beiden Enden des Schwimmers eine Anzahl von Spitzen angebracht. Diese haben den Zweck, das Eindringen des Schwimmers in die Oberfläche des Quecksilbers zu erleichtern, das bei einem Tauellkern ohne Spitzen wegen der Oberflächenspannung des Quecksilbers einen gewissen Kraftaufwand erfordert. Des weiteren haben die Spitzen den Zweck, Quecksilber, das beim Eintauchen des Schwimmers in den Raum oberhalb des Schwimmers gelangt und als eine Quecksilberkugel zwischen dem oberen Ende des Schwimmers und der oberen Elektrode hängen bleibt, zu zerteilen.
Die Anbringung von Spitzen auch am oberen Ende des Schwimmers hat den Zweck, das Wiederauftauchen des Schwimmers zu erleich- tern. Zweckmässig wird hiebei die Einrichtung so getroffen, dass die Spitzen und der Schwimmer aus einem einzigen Stück hergestellt werden, so dass sie Verlängerungen des Schwimmers bilden. Vorteilhaft können hiebei die Spitzen nach der Aussenseite oder nach der Innenseite oder nach beiden Seiten zugleich mit Abschrägungen versehen werden.
Die Fig. 2 zeigt diese Ausführungsform in der Ansicht, die Fig. 3 in einem senkrechten Längsschnitt.
Es ist 1 das Glasrohr der Queeksilbersehaltröhre, die durch die elektrisch leitenden Verschlusskappen 2 und 2'luftdicht abgeschlossen werden. Das Glasrohr 1 ist mit einer gewissen Quecksilbermenge 3 gefüllt. In das Glasrohr 1 ragen die Elektroden 4 und 4', die je mit einer der Verschlusskappen 2 und 2'leitend verbunden sind. Auf der Queeksilbermasse 3 schwimmt ein zylindrischer und rohrförmiger Körper 5 aus ferromagnetischem Material, der durch eine in der Zeichnung der Einfachheit halber nicht dargestellte Spule zum Eintauchen in das Quecksilber gebracht wird. Dieser Schwimmer 5 trägt an seinem Aussenmantel Erhebungen 6 und 6', die beim Ein-und Austauchen des Körpers als Führungen dienen, so dass der Schwimmer stets parallel zur Längsachse des Glasrohres 1 bzw. zur Richtung der Elektroden 4 und 4'bewegt wird.
Ausserdem ist gemäss der Erfindung der Schwimmer 5 an seinem oberen und an seinem unteren Ende mit Spitzen 7 und 7'versehen. Der Mantel des rohrförmigen Schwimmers weist ferner Öffnungen oder Ausschnitte 8 auf.
Wird der Schwimmer 5 beispielsweise durch Erregen der Spule zum Eintauchen gebracht, so durchdringen seine Spitzen 7'den Oberflächenspiegel der Queeksilbermasse 3 und beschleunigen damit den Eintauchvorgang. Gleichzeitig kann infolge der rohrförmigen Ausgestaltung des Schwimmers 5 und infolge der geeigneten Bemessung des Abstandes zwischen diesem und dem Glasrohr 1 ein rasches Ansteigen des verdrängten Quecksilbers stattfinden. Durch das Eintauchen des Schwimmers 5 in die Queeksilbermasse 3 wird so viel Quecksilber verdrängt, dass die Elektroden 4 und 4'überbrückt werden, wodurch der Kontaktschluss herbeigeführt wird. Bei eingetauchtem Schwimmer 5 ist die Quecksilbermasse so weit gestiegen, dass sie über den Spitzen 7 steht.
Nach Entregen der Spule steigt der Schwimmer : j mit grosser Geschwindigkeit wieder hoch, da durch die Spitzen 7 die auf dem Kern liegende Quecksilbermenge zerteilt und zum Abfliessen gebracht wird und der Bewegungswiderstand des Schwimmers dem-
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on Abschrägungen an der Innen-und (oder) Aussenwand der Spitzen bzw. des Schwimmers 5 (vgl. Fig. 4 md 5). Der Ein-und Austauchvorgang wird ferner vorteilhaft beeinflusst durch die Öffnungen 8, durch welche das im Innern des rohrartigen Schwimmers 5 angestaute Quecksilber abfliessen kann.
Hiebei iaben Versuche ergeben, dass der Abstand zwischen der Aussenfläche des Schwimmers 5 und der inneren
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die Adhäsionskräfte der etwa auftretenden Quecksilbersehichten so gross, dass die freie Ein-oder Austauchbewegung des Schwimmers 5 nicht mehr gewährleistet ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vertikal-Quecksilberschaltröhre, bei der die beiden festen Elektroden aneinander gegenüberliegenden Stellen in die Glaswandung eingeschmolzen sind, die eine Elektrode sich ständig im Quecksilber befindet, während die andere Elektrode sich als gerader Stab in der Achsenrichtung der Röhre erstreckt, und die Kontaktgabe zwischen beiden Elektroden durch das Steigen des Quecksilbers infolge des Hineinziehens des rohrförmigen, zweckmässig aus Eisen bestehenden Schwimmers in das Quecksilber erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass der aus einem metallischen Rohr bestehende Schwimmer und die obere stabförmige Elektrode derart gewählt und zueinander angeordnet sind, dass die metallische Oberfläche der stabförmigen oberen Elektrode und die metallische Innenfläche des rohrförmigen Schwimmers unmittelbar einen ringförmigen Hohlraum begrenzen,
in den das Quecksilber beim Hineinziehen des Schwimmers aufsteigen kann, so dass es die stabförmige Elektrode ausser an ihrer Spitze auch längs ihrer Zylindermantelfläche benetzen kann.