Quecksilberschalter

Ein Quecksilberschalter ist ein Schalter, dessen Kontaktgabe mittels Quecksilber erfolgt.

Aufbau und Funktion

Quecksilberschalter

Funktionsprinzip eines Quecksilberschalters

Quecksilber-Schaltrohr aus Glas (Pfeil) in einem Stromstoßschalter älterer Bauart

Quecksilberschalter, gekapselte Bauform

Hermetisch, in der Regel in einer Glasröhre, abgeschlossen unter einem Schutzgas enthalten diese Schalter metallische Stromzuführungen und eine kleine Menge (ca. 0,1…3 Milliliter) Quecksilber. Das elektrisch leitfähige und bei Raumtemperatur flüssige Metall Quecksilber bildet einen oder beide Kontaktpartner und übernimmt die Funktion des Öffnens und Schließens, indem dessen Lage oder Form geändert wird.

Quecksilber-Neigungsschalter reagieren auf Lageänderungen und wurden früher als Neigungssensor oder in älteren Zeitrelais, sogenannten Fallbügelreglern, und in älteren Treppenlichtautomaten verwendet. Auch die Innenbeleuchtung von Kühltruhen aus den 1950er Jahren wurde mit einem Quecksilber-Neigungsschalter im Deckel geschaltet.

Quecksilberschalter und -relais sind äußerst zuverlässig und können große Leistungen schalten (üblich sind bis 16 A bei 230 V~ Netzspannung).

Die Langlebigkeit von Quecksilberschaltern auch beim häufigen Schalten großer Lasten beruht darauf, dass der Kontaktverschleiß entfällt, insbesondere dann, wenn das Kontaktpaar durch geeignete Keramikeinbauten im Behälter beidseitig aus Quecksilber besteht. Beide metallischen Stromzuführungen sind dabei ständig von Quecksilber umgeben und arbeiten nicht selbst als Schaltkontakt.

Weiterhin gibt es Quecksilber-Relais, die einen Quecksilberschalter mit einem auf dem Quecksilber schwimmenden Magnetanker enthalten, der ähnlich wie bei einem Zugmagnet mit einer stromdurchflossenen Spule in das Quecksilber hineingezogen wird und dadurch dessen Füllstand soweit erhöht, dass ein oberhalb angebrachter Kontakt vom Quecksilberspiegel erreicht wird. Es gibt auch eine Bauform, bei der ein magnetisch gehaltener Kontaktstift in das Quecksilber fällt, wenn das Magnetfeld abfällt.

Eine weitere Bauform sind thermische Quecksilberrelais, bei diesen arbeitet ein Heizelement auf ein Gasvolumen, durch dessen thermische Ausdehnung eine Lageänderung des Quecksilbers erreicht wird, wodurch es Kontakte öffnet oder schließt. Diese Quecksilberschalter reagierten naturgemäß recht langsam, was jedoch bei dem oft üblichen Einsatz in Temperaturreglern nicht von Nachteil war oder sogar zur Zeitverzögerung genutzt wurde. Thermische Quecksilberrelais wurden oft zusammen mit Kontaktthermometern eingesetzt.

Kontaktthermometer sind vom Prinzip her ebenfalls Quecksilberschalter, werden jedoch nicht so bezeichnet. Sie können nur kleine Lasten schalten.

Verwendung und Problematik

In den ersten erschwinglichen Kaffeemaschinen für Privathaushalte waren bis Mitte der 1960er Jahre noch Bimetalle im Einsatz, die die Neigung eines Quecksilberschalters beeinflussten. Spätere "echte" – und erheblich preiswertere – Bimetallschalter lösten diese Technik ab. Quecksilberschalter kommen gelegentlich noch in Diebstahlsicherungen (Neigungsmelder) und Alarmanlagen zum Einsatz, werden aber auch darin bereits durch elektronische Sensoren und Schalter auf Halbleiterbasis ersetzt. Es gab auch Plattenspieler, bei denen der Antriebsmotor von einem durch den Tonarm bewegten Quecksilberschalter beim Erreichen der Endposition ausgeschaltet wurde.

In einigen Bomben befindet sich ein Quecksilberschalter im elektrischen Zündkreis, um den Zündkreis bei Lageänderung oder Beschleunigung zu schließen und somit letztlich die Explosion der Bombe auszulösen. In einigen Landminen ist ein Quecksilberschalter Bestandteil des Aufhebeschutzes.

Weiterhin gibt es Schalter mit quecksilberbenetzten Schaltkontakten. Diese werden jedoch in der Regel nicht als Quecksilberschalter bezeichnet.

Aufgrund der Giftigkeit des Quecksilbers und der damit verbundenen Probleme bei der Entsorgung alter Elektrogeräte werden Quecksilberschalter nur noch selten verwendet. Um das Risiko des Zerbrechens der Glasröhre und damit des Austretens von Quecksilber zu reduzieren, wurden Quecksilberschalter in jüngerer Zeit häufig zusätzlich mit einer Kunststoffkapsel umgeben. Ein weiterer Nachteil ist die Lage- und Erschütterungsabhängigkeit der Funktion. Quecksilberschalter dürfen seit März 2005 auf Grund der RoHS-Bestimmung nur noch in Ausnahmefällen verwendet werden. Als Neigungsschalter eingesetzte Quecksilberschalter können häufig durch quecksilberfreie Neigungsschalter ersetzt werden, in denen eine Metallkugel in Abhängigkeit von ihrer Lage ein Kontaktpaar schließt. Der einzige Nachteil dieser Systeme gegenüber Quecksilberschaltern ist der auftretende Kontaktverschleiß, weshalb diese Neigungsschalter nach Möglichkeit nicht mit hohen Schaltspannungen oder -strömen beaufschlagt werden.

Literatur

• Günter Boy, Horst Flachmann, Otto Mai: Die Meisterprüfung Elektrische Maschinen und Steuerungstechnik. 4. Auflage, Vogel Buchverlag, Würzburg, 1983, ISBN 3-8023-0725-9
• Günter Springer: Fachkunde Elektrotechnik. 18.Auflage, Verlag - Europa - Lehrmittel, Wuppertal, 1989, ISBN 3-8085-3018-9