DE1515566B2

DE1515566B2 - Mercury-wetted thermowell anchor contact and method of making same

Info

Publication number: DE1515566B2
Application number: DE19651515566
Authority: DE
Inventors: Hempel Herman Paul
Original assignee: Clare & Co C P
Current assignee: Clare & Co C P
Priority date: 1964-07-09
Filing date: 1965-07-09
Publication date: 1970-01-02
Also published as: BE665956A; US3331037A; GB1105923A; DE1515566A1; SE325626B

Description

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Die Erfindung betrifft einen quecksilberbenetzten während des Umschaltvorgangs eine vollständige Schutzrohrankerkontakt und ein Verfahren zur Her- Verdampfung des Quecksilbers und eine Austrockstellung desselben. nung der benetzten Flächen zur Folge haben. DieseThe invention relates to a mercury-wetted complete during the switching process Protective tube anchor contact and a method for evaporation of the mercury and a drying out same. result in the wetted surfaces. These

Es ist bereits (USA.-Patentschriften 2 868 926, Austrocknung der vom Quecksilber benetzten Flä-2 769 875) ein quecksilberbenetzter Schutzrohranker- 5 chen hat jedoch einen vollständigen Ausfall des kontakt mit zwei Kontaktstiften oder Kontaktblöcken Schutzrohrankerkontakts zur Folge, da dabei die bekanntgeworden, an denen etwa kugelförmig aus- Kontaktfeder mit den Kontaktstücken zusammengebildete Kontaktstücke angeordnet sind. Zwischen geschweißt wird. Die Begrenzung des schaltbaren den Kontaktstücken ist eine flache Kontaktfeder an- Stroms auf 2 Ampere macht den Schutzrohrankergeordnet, deren beide Außenflächen mit Quecksilber io kontakt für viele Zwecke unbrauchbar, für die er benetzt sind. Bei Anlegung eines äußeren Magnet- sonst sehr geeignet wäre. Bei Anwendung des Schutzfeldes kommt die quecksilberbenetzte Kontaktfeder rohrankerkontakts für den Unterbrecher der Zündwahlweise mit dem einen oder anderen Kontaktstück anlage eines Verbrennungsmotors beispielsweise wäre in Eingriff. Die Kontaktblöcke sind dabei derart vor- ein quecksilberbenetzter Schalter wünschenswert, der behandelt, daß sie nicht vom Quecksilber benetzt 15 einen Strom von 4 Ampere oder mehr zuverlässig werden können; die kugelförmigen Kontaktstücke da- während einer Benutzungsdauer schalten kann, die gegen bestehen aus einem Material, das vom Queck- in der Größenordnung von Milliarden von Arbeitssilber benetzt wird, so daß sich auf den Kontakt- gangen liegt. It is already (US Pat. No. 2,868,926, drying out of the areas wetted by mercury 769 875) a mercury-wetted thermowell anchor, however, has a complete failure of the contact with two contact pins or contact blocks became known, on which approximately spherical contact spring formed together with the contact pieces Contact pieces are arranged. Is welded between. The limitation of the switchable A flat contact spring is attached to the contact pieces - current to 2 amps makes the protective tube armature arranged, The two outer surfaces of which contact with mercury are unusable for many purposes for which he is are wetted. If an external magnet is applied, it would otherwise be very suitable. When using the protective field comes the mercury-wetted tubular armature contact spring for the breaker of the ignition option with one or the other contact piece system of an internal combustion engine, for example engaged. The contact blocks are desirable for a switch wetted with mercury treated so that they are not wetted by mercury 15 a current of 4 amps or more reliably can be; the spherical contact pieces can switch during a period of use that against consist of a material that is wetted by mercury in the order of billions of working silver, so that it lies on the contact passages.

stücken ein im wesentlichen kugelförmiger Queck- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einenpieces a substantially spherical mercury The invention is based on the object of a

silbertropfen bildet. Wenn die Kontaktfeder sich von 20 nicht kurzschließenden Schutzrohrankerkontakt zu dem ersten Kontaktstück abhebt und in Richtung auf schaffen, der imstande ist, Stromstärken von 4 Amdas zweite Kontaktstück bewegt, zieht sie einen pere oder mehr während einer langen Benutzungs-Quecksilberfaden hinter sich her, der den Stromkreis dauer mit Sicherheit zu schalten sowie ein Verfahren mit dem ersten Kontaktstück noch für die Dauer von zur Herstellung desselben anzugeben, etwa 0,25 Millisekunden geschlossen hält, nachdem 25 Die Problemlösung besteht in einem nicht kurzdie Kontaktfeder das zweite Kontaktstück berührt schließenden, quecksilberbenetzten Schutzrohrankerhat. Der Schutzrohrankerkontakt erzeugt daher einen kontakt mit zwei mit Kontaktstücken versehenen vorübergehenden Kurzschluß, wenn die Kontaktfeder Kontaktblöcken, zwischen denen eine quecksilberaus der einen Stellung in die andere gebracht wird. benetzte Kontaktfeder angeordnet ist, wobei die Ober-Für viele Anwendungszwecke ist diese Kurzschluß- 30 flächen der Kontaktblöcke im Kontaktbereich und wirkung, durch die während des Schaltvorgangs beide der mit ihnen verbundenen Kontaktstücke — mit Kontaktblöcke mit der Kontaktfeder elektrisch ver- Ausnahme der ebenen Kontaktflächen der Kontaktbunden werden, untragbar. Zur Vermeidung dieser stücke — mit einem nicht vom Quecksilber benetz-Kurzschlußwirkung hat man bereits vorgesehen baren Überzug versehen sind, der erfindungsgemäß (USA.-Patentschrift 3 054 873), das kugelförmige 35 derart ausgebildet ist, daß die Kontaktstücke in bei Kontaktstück durch eine längliche Platte zu ersetzen, kurzschließenden Schutzrohrankerkontakten bekannin die der Länge nach z. B. vier im Abstand vonein- ter Weise kugelförmig ausgebildet sind und daß die ander angeordnete Vertiefungen eingepreßt sind, so Kontaktstücke als einzige benetzbare Fläche eine daß zwischen ihnen drei vorspringende Kontakt- kreisförmige Kontaktfläche haben, flächen entstehen. Die Kontaktblöcke mit den Kon- 40 Die Kontaktstücke und die Kontaktblöcke werden taktstücken sind dabei so vorbehandelt, daß diese dabei mit einem Chromüberzug versehen, der an-Teile nicht vom Quecksilber benetzt werden können; schließend gesintert wird, so daß die Außenflächen die vorspringenden Flächen werden dann abgeschlif- dieser Teile nicht vom Quecksilber benetzt werden fen, wobei der aufgebrachte Überzug von diesen können, worauf die ebenen Kontaktflächen der Kon-Flächen entfernt wird, so daß nur die drei vorsprin- 45 taktstücke abgeschliffen werden, um die Chromgenden Flächen vom Quecksilber der Kontaktfeder schicht von diesen Flächen zu entfernen und sie vom benetzt werden können. Diese drei Flächen halten Quecksilber benetzbar zu machen. Die Größe der nicht genügend Quecksilber zurück, um eine Kurz- vom Quecksilber benetzten Flächen kann dabei mit Schlußwirkung zu erzeugen. Sicherheit beherrscht werden, so daß die Kontakt-silver drops forms. When the contact spring moves from 20 to non-short-circuiting thermowell armature contact the first contact piece lifts off and in the direction of creating, which is able to generate currents of 4 Amdas Moving the second contact piece, it pulls a pere or more during a long period of use-mercury thread behind him, who switch the circuit with safety and a procedure to be specified with the first contact piece for the duration of the production of the same, holds closed about 0.25 milliseconds after 25 The solution to the problem is not a short one Contact spring touches the second contact piece with closing, mercury-wetted protective tube armature. The protective tube armature contact therefore creates a contact with two contact pieces temporary short circuit when the contact spring contact blocks, between which a mercury out one position is brought into the other. wetted contact spring is arranged, the upper for Many uses are these short-circuit areas of the contact blocks in the contact area and effect through which both of the contact pieces connected to them - with Contact blocks with the contact spring are electrically connected with the exception of the flat contact surfaces of the contact bands become intolerable. To avoid these pieces - with a short-circuit effect that is not wetted by mercury one has already provided ble coating are provided according to the invention (USA.-Patent 3 054 873), the spherical 35 is formed in such a way that the contact pieces in at To replace the contact piece with an elongated plate, short-circuiting protection tube anchor contacts are known the lengthwise z. B. four spaced from one way are spherical and that the other arranged depressions are pressed in, so contact pieces as the only wettable surface that between them three protruding contact - have circular contact surfaces, surfaces arise. The contact blocks with the con 40 The contact pieces and the contact blocks are tact pieces are pretreated in such a way that they are provided with a chrome coating, the on-parts cannot be wetted by mercury; is then sintered so that the outer surfaces the protruding surfaces will then be abraded - these parts will not be wetted by the mercury fen, whereby the applied coating of these can, whereupon the flat contact surfaces of the con-surfaces removed so that only the three protruding 45 bars are sanded to the chrome ends Areas of the mercury layer to remove the contact spring from these areas and remove them from the can be wetted. These three surfaces hold mercury to make it wettable. The size of the not enough mercury to return a short- from mercury-wetted surfaces can thereby with To produce final effect. Be mastered so that the contact

Es hat sich jedoch gezeigt, daß die durch die Ein- 5° flächen genügend Quecksilber zurückhalten, um ihre pressung der Vertiefungen erzeugten Vorsprünge Austrocknung, selbst beim Schalten verhältnismäßig nicht die gewünschte rechteckige Form haben und starker Ströme, zu vermeiden, ohne daß eine Kurzan den Kanten und Ecken abgerundet sind und daß Schlußwirkung beim Umschalten eintritt. Ein solcher ferner die Enden der Kontaktstücke während des Ein- Schutzrohrankerkontakt ist daher im Gegensatz zu preßvorgangs nach unten abgebogen werden, so daß 55 den bisher bekannten Vorrichtungen dieser Art imdie Flächen der Vorsprünge nicht in eine Ebene fal- stände, Stromstärken von 4 Ampere und mehr wählen. Es ist daher schwierig, wenn nicht unmöglich, die rend einer langen Benutzungsdauer mit Sicherheit zu Kontaktstücke derart in Massenfertigung herzustel- schalten.It has been shown, however, that the surfaces hold back enough mercury to remove their pressing of the depressions produced protrusions drying out, even when switching relatively do not have the desired rectangular shape and avoid strong currents, without a Kurzan the edges and corners are rounded and that the final effect occurs when switching. Such a furthermore the ends of the contact pieces during the protective tube armature contact is therefore in contrast to pressing process are bent downwards, so that 55 imdie the previously known devices of this type The surfaces of the projections do not fall into one plane, select currents of 4 amperes and more. It is therefore difficult, if not impossible, to predict a long period of use with certainty Switch contact pieces in this way in mass production.

len, daß sie alle genau die gleiche vom Quecksilber Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in derlen that they are all exactly the same from mercury. An embodiment of the invention is in the

benetzbare Fläche haben. 60 Zeichnung dargestellt.have wettable surface. 60 drawing shown.

Die Größe der Gesamtfläche, die vom Quecksilber Fig. 1 ist ein Querschnitt durch einen Schutzrohr-The size of the total area covered by the mercury Fig. 1 is a cross section through a protective tube

benetzt wird, ist ein entscheidender Faktor für die ankerkontakt nach der Erfindung; Größe der Stromstärke, die der Schutzrohranker- F i g. 2 ist eine auseinandergezogene perspekti-is wetted, is a decisive factor for the anchor contact according to the invention; Size of the amperage that the protection tube anchor- F i g. 2 is an exploded perspective

kontakt mit Sicherheit schalten kann; die abgerundete vische Ansicht der unteren Enden der Kontaktblöcke und etwas ovale Form der Vorsprünge der Kontakt- 65 und des oberen Endes der Kontaktfeder; stücke hat vielfach zur Folge, daß diese Fläche unter F i g. 3 ist eine vergrößerte perspektivische Ansichtcontact can switch with safety; the rounded vische view of the lower ends of the contact blocks and somewhat oval shape of the projections of the contact 65 and the upper end of the contact spring; pieces often has the consequence that this area under F i g. 3 is an enlarged perspective view

den gewünschten Wert sinkt. Es hat sich heraus- des unteren Endes eines Kontaktblocks; gestellt, daß dabei Ströme von mehr als 2 Ampere F i g. 4 ist ein vergrößerter Querschnitt des unterenthe desired value decreases. It turned out - the lower end of a contact block; placed that it currents of more than 2 amperes F i g. 4 is an enlarged cross section of the lower one

Endes des Kontaktblocks mit dem Kontaktstück im ersten Herstellungsstadium;End of the contact block with the contact piece in the first manufacturing stage;

F i g. 5 ist ein gleicher Querschnitt in einem weiteren Stadium des Herstellungsverfahrens.F i g. Fig. 5 is the same cross-section at a further stage in the manufacturing process.

In F i g. 1 ist ein Schutzrohrankerkontakt nach der Erfindung im Schnitt dargestellt, der mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Er enthält einen etwa zylindrischen Kolben 12 aus Glas oder anderem Isoliermaterial, an dessen oberem Ende zwei magnetische Stifte oder Kontaktblöcke 14 und 16 angeordnet sind. Die unteren Enden 14 α und 16 α der Kontaktblöcke 14 und 16 sind parallel und im Abstand voneinander im Innenraum 18 des Kolbens 12 angeordnet. Jedes dieser Enden 14 α und 16 α trägt ein im wesentlichen kugelförmiges Kontaktstück 20, welches mit dem flachen Ende einer elastischen Kontaktfeder 22 in Eingriff kommen kann. Das untere Ende der Kontaktfeder 22 ist mit einem magnetischen Stift 26 verbunden, der in den Kolben 12 eingeschmolzen und an seinem unteren Ende von einem Quecksilbersumpf 24 umgeben ist.In Fig. 1 shows a protective tube armature contact according to the invention in section, which is denoted by the general reference numeral 10. It contains an approximately cylindrical piston 12 made of glass or other insulating material, at the upper end of which two magnetic pins or contact blocks 14 and 16 are arranged. The lower ends 14 α and 16 α of the contact blocks 14 and 16 are arranged parallel and at a distance from one another in the interior 18 of the piston 12. Each of these ends 14 α and 16 α carries a substantially spherical contact piece 20 which can come into engagement with the flat end of an elastic contact spring 22. The lower end of the contact spring 22 is connected to a magnetic pin 26 which is fused into the piston 12 and surrounded at its lower end by a mercury sump 24.

Der Schutzrohrankerkontakt 10, der auf mechanischem oder magnetischem Wege monostabil oder auf magnetischem Wege bistabil ausgebildet sein kann, wird durch die Anlegung eines äußeren Magnetfeldes derart betätigt, daß die Kontaktfeder 22 sich von dem ersten Kontaktstück 20 abhebt und mit dem zweiten Kontaktstück in Eingriff kommt. Der Schutzrohrankerkontakt 10 ist imstande, während einer Benutzungsdauer, die in der Größenordnung von Milliarden von Betätigungen liegt, Ströme von mehr als 4 Ampere mit Sicherheit zu unterbrechen, ohne daß dabei eine Kurzschlußwirkung auftritt. Mit anderen Worten: Wenn die Kontaktfeder 22 sich von dem ersten Kontaktstück 20 entfernt, wird die elektrische Verbindung mit diesem unterbrochen, bevor die Kontaktfeder mit dem zweiten Kontaktstück in Eingriff kommt. Eine Beeinträchtigung dieser Art von Kontaktwirkung infolge des durch die Bewegung der Kontaktfeder verdrängten Quecksilbers wird durch zwei Einschnitte 14 b und 16 b der unteren Enden 14 α und 16 a der Kontaktblöcke verhindert, die mit zwei gegenüber den Einschnitten 14 b und 16 b an der Kontaktfeder 22 angeordneten Leisten 28 zusammenarbeiten. The protective tube armature contact 10, which can be monostable mechanically or magnetically or bistable magnetically, is actuated by the application of an external magnetic field in such a way that the contact spring 22 lifts off the first contact piece 20 and engages the second contact piece. The protective tube armature contact 10 is able to safely interrupt currents of more than 4 amps during a period of use which is in the order of magnitude of billions of actuations, without a short-circuit effect occurring. In other words, when the contact spring 22 moves away from the first contact piece 20, the electrical connection with it is interrupted before the contact spring comes into engagement with the second contact piece. An impairment of this type of contact effect due to the displaced by the movement of the contact spring mercury is prevented by two incisions 14 b and 16 b of the lower ends 14 α and 16 a of the contact blocks, which are two opposite the incisions 14 b and 16 b on the contact spring 22 arranged strips 28 work together.

Die Ausbildung des Schutzrohrankerkontakts 10 — mit Ausnahme der verbesserten Kontaktanordnung mit den Kontaktblöcken 14 und 16 und den Kontaktstücken 20 — ist im wesentlichen die gleiche wie die der USA.-Patentschrift 3 054 873. Auch das so Herstellungsverfahren ist im wesentlichen das gleiche, mit Ausnahme der Kontaktanordnung und der Art ihrer Herstellung. Diese Abweichungen der Kontaktanordnung und der Art ihrer Herstellung sind verantwortlich für die auf mehr als das Doppelte gesteigerte Belastbarkeit des Schutzrohrankerkontakts 10 im Vergleich mit den bekannten, nicht kurzschließenden Schutzrohrankerkontakten.The formation of the protective tube armature contact 10 - with the exception of the improved contact arrangement with the contact blocks 14 and 16 and the contact pieces 20 - is essentially the same like that of US Pat. No. 3,054,873. That too Manufacturing process is essentially the same except for the contact arrangement and type their manufacture. These deviations in the arrangement of contacts and the manner in which they are made are responsible for the more than double the resilience of the thermowell armature contact 10 in comparison with the known, non-short-circuiting protection tube armature contacts.

Die Herstellung der Kontakte des Schutzrohrankerkontakts 10 erfolgt in der Weise, daß eine kleine δο Kugel, die beispielsweise aus 85 ⁰Zo Platin und 15 °/o Nickel besteht, an die Enden 14 a, 16 a (F i g. 4) der Kontaktblöcke 14,16 angeschweißt wird. Danach wird die Kugel 20 vorzugsweise leicht abgeflacht, so daß sie eine Höhe von 0,19 mm erhält. Die Kontaktblöcke 14,16 mit den Kontaktstücken 20 werden dann mit einem Überzug eines Metalls versehen, das nicht vom Quecksilber benetzt werden kann, beispielsweise mit einem Chromüberzug, so daß eine Schicht 30 (F i g. 5) entsteht, die die Außenflächen der Kontaktblöcke und der Kontaktstücke vollständig umgibt. Die Schicht 30, beispielsweise eine Chromschicht, wird vorzugsweise in einem Galvanisierungsverfahren aufgebracht; nach der Galvanisierung kann sie gesintert werden.The contacts of the protective tube armature contact 10 are made in such a way that a small δο ball, which consists, for example, of 85 ⁰ zo platinum and 15% nickel, is attached to the ends 14 a, 16 a (FIG. 4) of the contact blocks 14,16 is welded on. Thereafter, the ball 20 is preferably slightly flattened so that it has a height of 0.19 mm. The contact blocks 14, 16 with the contact pieces 20 are then provided with a coating of a metal which cannot be wetted by mercury, for example with a chrome coating, so that a layer 30 (FIG. 5) is formed which forms the outer surfaces of the contact blocks and the contact pieces completely surrounds. The layer 30, for example a chrome layer, is preferably applied in an electroplating process; after electroplating, it can be sintered.

Die Kontaktblöcke werden dann in eine Einspannvorrichtung oder Paßlehre eingesetzt, worauf die abgeflachten Außenflächen der Kontaktstücke 20 geschliffen oder poliert werden, so daß eine genau bemessene, ebene Kontaktfläche 32 (F i g. 3) entsteht, die vom Quecksilber benetzbar ist. Die angeschliffene und polierte Räche ist in F i g. 5 durch eine gestrichelte Linie angedeutet. Beim Schutzrohrankerkontakt nach der Erfindung beträgt die Höhe des Kontaktstücks 20 über der umgebenden Fläche der Enden 14 a, 16 a der Kontaktblöcke etwa 0,165 mm; die kreisförmige Kontaktfläche hat einen Durchmesser in der Größenordnung von 0,25 bis 0,30 mm.The contact blocks are then inserted into a jig or fitting gauge, whereupon the flattened Outer surfaces of the contact pieces 20 are ground or polished so that a precisely dimensioned, flat contact surface 32 (FIG. 3) is produced, which can be wetted by the mercury. The sanded one and polished avenge is in FIG. 5 indicated by a dashed line. At the thermowell anchor contact According to the invention, the height of the contact piece 20 is above the surrounding surface of the Ends 14 a, 16 a of the contact blocks about 0.165 mm; the circular contact surface has a diameter on the order of 0.25 to 0.30 mm.

Infolge der Verwendung einer Paßlehre sowie wegen der kugelförmigen Gestalt des Kontaktstücks 20 ist es möglich, die Größe der vom Quecksilber benetzbaren Fläche genau zu bemessen, so daß an ihr nur diejenige Menge von Quecksilber zurückgehalten wird, die notwendig ist, um verhältnismäßig starke Ströme zu schalten, ohne daß eine Kurzschlußwirkung eintritt. Da alle übrigen Flächen des Kontaktstücks 20 und die benachbarten Flächen der Enden 14 α und 16 α der Kontaktblöcke mit einer Schicht 30 bedeckt sind, die das Quecksilber abweist, können sich keine Quecksilbertropfen bilden, die eine Kurzschlußwirkung hervorrufen. Der Schutzrohrankerkontakt 10 ist daher imstande, doppelt so starke Ströme zu schalten wie die bisher bekannten, nicht kurzschließenden Schutzrohrankerkontakte.As a result of the use of a fitting gauge and because of the spherical shape of the contact piece 20, it is possible to precisely measure the size of the area wettable by mercury so that only that amount of mercury is retained on it that is necessary to switch relatively strong currents without causing a short-circuit effect. Since all other surfaces of the contact piece 20 and the adjacent surfaces of the ends 14 α and 16 α of the contact blocks are covered with a layer 30 which repels the mercury, no mercury drops can form which cause a short-circuit effect. The protective tube armature contact 10 is therefore able to switch currents that are twice as strong as the previously known, non-short-circuiting protective tube armature contacts.

Claims

Patent claims:

1. Non-short-circuiting, mercury-wetted thermowell armature contact with two with contact pieces provided contact blocks, between which a mercury-wetted contact spring is arranged is, the surfaces of the contact blocks in the contact area and those connected to them Contact pieces - with the exception of the flat contact surfaces of the contact pieces - with are provided with a coating that cannot be wetted by mercury e t that the contact pieces (20) are known in the case of short-circuited protective tube armature contacts Way are spherical and that the contact pieces as the only wettable surface have a circular contact surface (32).

2. A method for producing a protective tube armature contact according to claim 1, characterized in that that in a known manner, the outer surfaces of the contact blocks (14,16) and the Contact pieces (20) are provided with a coating which cannot be wetted by mercury and that this coating then in a known manner on the flat contact surfaces (32) of the Contact pieces (20) is removed by grinding or polishing, so that they can be wetted by the mercury are.

1 sheet of drawings COPY J