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Kontaktelement zur Aufnahme thermischer Ausdehnungen
Die Erfindung betrifft ein Kontaktelement, das zur Aufnahme thermischer Ausdehnungen dient, die sich beispielsweise dann ergeben, wenn die Bauelemente in wechselnden Temperaturbereichen betrieben werden oder abgeschlossene Bauelemente die entstehende Wärme nicht rasch abführen.
Bei elektrischen Bauelementen, besonders bei solchen mit rohrförmiger Gestalt, z. B. Durchfuhrungs- . kondensatoren u. dgl., werden die entsprechenden Belegungen untereinander und mit den StromzufUh- rungsorganen elektrisch kontaktiert. Die Kontaktgabe wird im allgemeinen durch metallische Scheiben vorgenommen, die an den entsprechenden Kontaktstellen mit den Belegungen oder Stromzuführungsorga- nen kontaktiert, z. B. verlötet, sind und gleichzeitig eine mechanische Verbindung darstellen.
Es hat sich nun gezeigt, dass bei vielen derartigen Bauelementen die Kontaktstellen mit der Zeit brüchig wurden und die Kontaktgabe nicht sicher gewährleistet war. Der Grund für diesen Kontaktbruch besteht darin, dass durch die auftretenden Beanspruchungen, vorzugsweise thermischer Natur, die sich durch die Ausdehnung der einzelnen Bauteile des Bauelements ergeben, die Lötstellen einer starken Zug- oder Druckbeanspruchung ausgesetzt werden. Sind diese Kontaktscheiben, -platten, -bänder oder -flan- sche aus einem starren Material hergestellt und ihre Formgestaltung derart ausgebildet, dass sie solche
Ausdehnungen nicht aufnehmen können, dann treten die geschilderten Nachteile auf.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beseitigen, um elektrische Bauelemente, wie
DurchfUhrungsfilter u. dgl., auch bei wechselnden Betriebstemperaturen dauernd einsatzbereit zu halten.
Durch die erfindungsgemässe Ausgestaltung der Kontaktelemente soll eine dauerhafte Kontaktierung ge- schaffen und die Gefahr eines Kontaktbruchs bedeutend vermindert werden.
Es ist bereits bekannt, zur Aufnahme von Zug- und Druckspannungen, die bei manchen Bauelemen- ten durch ErschUtterungen auftreten, elastische Kontaktelemente zwischen die elektrischen Bauteile und die Stromzuführungsorgane anzuordnen. So hat man z. B. bei elektrischen Relais die Kontaktelemente in
Form spiralenartig oder lockenartig aufgewickelter Stromleiter ausgebildet.
Ferner ist es bekannt, mechanisch und elektrisch fest miteinander verbundene Bauteile zusätzlich mit einem elastischen Glied zu verbinden. Dieses Glied hat z. B. die Form eines gewellten Balges. Auf diese Weise wird erreicht, dass bei Verschlechterung der elektrischen Kontaktgabe an den durch Lötung mechanisch verbundenen Grenzflächen die elektrische Verbindung nicht gestört wird. Es handelt sich in diesem Fall um ein zusätzliches elektrisches Kontaktorgan. Überdies ist es bekannt, elastische Buchsen dielektrischen Materials als Durchführungselemente zu verwenden. Dabei werden mechanische Erschüt- terungen durch diese elastische Buchse aufgenommen.
Die Erfindung ist nun im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement aus elasti- schem und elektrisch gutleitendem Material (z. B. Phosphorbronze, Kupfer od. dgl.) besteht und platten- ähnlich als elastisch nachgebende Membran gestaltet ist. Derartige Kontaktelemente können nach der Er- findung Membranen, Bälge, Spiralen oder geschlitzte oder gelochte Scheiben sein. Als Material für der- artige Kontaktelemente eignen sich besonders elektrisch gutleitende, federungsfähige Werkstoffe, wie beispielsweise Phosphorbronze, Kupfer u. dgl.
In weiterer Ausbildung der Erfindung sind die derartig ausgebildeten Kontaktelemente beim Zusam- menbau bereits elastisch vorgespannt. Diese Vorspannung ist dann vorteilhaft, wenn bei hohen Betriebs- temperaturen die Ausdehnungen so erfolgen, dass das Verbindungselement eine Entspannung erfährt. Da-
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durch sind beispielsweise Lötverbindungen bei hohen Temperaturen mechanisch nur wenig beansprucht.
Als Beispiel für die Erfindung sind in der Zeichnung einige Ausführungsmöglichkeiten der erfindungs- gemässen Kontaktelemente son ie deren Einbau dargestellt.
Fig. 1 zeigt ein Kontaktelement 1, das durch Ausstanzen von segmentartigen Teilen 2 geschlitzt und durch Lochung mit einer Bohrung 3 versehen ist.
Fig. 2 stellt das in Fig. i gezeigte Kontaktelement in seinem Einbau zwischen zwei elektrisch zu verbindenden Bauteilen, einem zylinderförmigen Stromleiter 4 und einem rohrförmigen Stromleiter 5, dar. Die Beanspruchung in axialer Richtung 6 wird durch das Kontaktelement ausgeglichen. Das Kontakt- element wirkt wie eine Feder, so dass die gelöteten Kontaktstellen 7 mechanisch nur wenig beansprucht werden.
Fig. 3 zeigt ein plattenförmiges Kontaktelement 1, das durch Lochung (3) elastisch gemacht worden ist.
Fig. 4 zeigt den Schnitt des in Fig. 3 dargestellten Kontaktelements, das ebenfalls Druck- und Zug- beanspruchungen in axialer Richtung 6 weitgehend ausgleichen kann.
Fig. 5 zeigt ein membranenförmiges Kontaktelement 8.
In Fig. 6 ist das in Fig. 5 gezeigte Kontaktelement 8 im Schnitt dargestellt. Die wellenförmige Ge- staltung gibt die Möglichkeit, sowohl Spannungen in axialer Richtung 6 als auch in radialer Richtung 9 aufzunehmen.
In Fig. 7 ist ein Einbaubeispiel für erfindungsgemässe Kontaktelemente angegeben. Das Einbaubei- spiel bezieht sich auf ein elektrisches Durchführungsfilter, bei dem um einen zylindrischen Durchführungsleiter. 4 ein ferromagnetischer Werkstoff 11 angeordnet ist. Um diesen ferromagnetischen Körper ist eine Isolierschicht 12 aufgetragen. Über dieser Isolierschicht sind die kapazitiven Beläge des Durchführungsfilters aufgewickelt. Dabei stehen die einen Pole der Belegungen stirnseitig über beide Seiten des Kondensatorwickels über. Sie sind an diesen Stellen mit membranenförmigen Kontaktelementen 8 durch Lötung 7 kontaktiert. Die membranenförmigen Kontaktelemente sind mit dem Durchführungsleiter 4 ebenfalls durch Lötung 7 elektrisch verbunden.
Der andere Pol der kapazitiven Belegung steht an der Innenseite über die beiden Halbwickel tiber und ist dort mit einem balgförmigen Kontaktelement 10 ebenfalls durch Lötung 7 elektrisch kontaktiert. Die kapazitiven Beläge sind von den äusseren, elektrisch leitenden Werkstoffen 15 und 16 durch Isolierschichten 12 getrennt. Das balgförmige Kontaktelement 10 ist mit dem äusseren elektrisch leitfähigen Mantel ebenfalls elektrisch in Verbindung gebracht. Als Schutz für das gesamte Bauelement sind an beiden Stirnseiten isolierende Schutzscheibe 13 angeordnet.
Die thermischen Spannungen, die beim Einsatz eines solchen Durchführungsfilters beispielsweise bei einer Temperatur von zirka 1500C recht beträchtlich sein können, werden durch die erfindungsgemässen Kontaktelemente 8 und 10 ausgeglichen, so dass die Verbindungsstellen keinen grossen mechanischen Spannungen ausgesetzt werden. Die Funktionstüchtigkeit dieses Durchführungsfilters ist dann nicht oder nur ausserordentlich gering beeinträchtigt.
In Fig. 8 ist das Ersatzschaltbild des in Fig. 7 dargestellten Durchführungsfilters angegeben. Mit L ist die induktive Wirkung und mit je C/2 die kapazitive Wirkung dieses Durchführungsfilters bezeichnet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kontaktelement für elektrische Bauelemente, insbesondere für zylinderförmig gestaltete Durchführungsfilter u. dgl., das sowohl die elektrische als auch die mechanische Verbindung zwischen den zu kontaktierenden Teilen herstellt, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement aus elastischem und elektrisch gutleitendem Material (z. B. Phosphorbronze, Kupfer od. dgl.) besteht und plattenähnlich als elastisch nachgebende Membran gestaltet ist.