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Kontaktanordnung mit Ankerkontakten, die je aus einem ferromagnetischen Träger und einer dünnen Schicht aus Kontaktmaterial bestehen'
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Ankerkontakte, wie sie beispielsweise in der Fernmeldetechnik verwendet werden, zu verbessern. Derartige Ankerkontakte bestehen aus ferromagnetischen Kontaktstücken, die durch ein aufgedrücktes Magnetfeld zusammengezogen werden, wodurch die Kontaktgabe herbeigeführt wird. Bei derartigen Kontakten macht sich die Erscheinung der Materialwanderung störend bemerkbar, die im allgemeinen nach einer Vielzahl von Schaltvorgängen dazu führt, dass sich auf der einen Kontaktseite, von der das Material wegwandert, kraterartige Löcher ausbilden, denen von der andern Kontaktseite her entsprechende Erhebungen gegenüberstehen.
Da diese Gebilde meist eine rauhe Oberfläche besitzen, neigen derart verformte Kontakte dazu, sich nach einer Schliessung zu verhaken, wodurch die gewünschte Wirkung einer wahlweisen Betätigung des Kontaktes unmöglich gemacht wird.
Darüber hinaus ist aber bereits die Deformierung für sich betrachtet sehr unerwünscht, da sie nämlich die Kontaktabstände verändert, die im allgemeinen ein bestimmtes Mass besitzen müssen, wodurch insbesondere die Gefahr des Überschlags eintritt. Die erwähnte Deformation der Kontakte hat weiterhin auch meist eine Erhöhung des Kontaktwiderstandes in geschlossenem Zustand der Kontaktstelle zur Folge.
Die Erscheinung der Materialwanderung tritt auch bei sonstigen Kontakten, insbesondere mechanisch betätigtenKontakten auf. Man hat hier versucht, den dadurch bedingten Nachteilen abzuhelfen, dass man die Kontakte mit bestimmten Kontaktmaterialien an der Kontaktstelle versah, die eine nur geringe Neigung zur Materialwanderung besitzen, um diese so weit wie möglich zu verringern. Eine völlige Beseitigung der Materialwanderung ist hiedurch jedoch nicht zu erreichen.
Die nachstehend beschriebene Erfindung zeigt einen Weg, wie die schädlichen Auswirkungen der Materialwanderung bei Ankerkontakten beseitigt werden können, wobei aber die Materialwanderung als solche bewusst in Kauf genommen wird. Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontaktanordnung mit Ankerkontakten, die je aus einem ferromagnetischen Träger und einer dünnen Schicht aus Kontaktmaterial bestehen. Diese Kontaktanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus einem Kontaktmaterial gebildet ist, dessen Materialwanderungsrichtung derjenigen des ferromagnetischen Trägermaterialsentgegengesetzt ist und dass die Dicke dieser Schicht bis zirka 20 p beträgt, so dass sich bei Materialwanderung ein praktisch tafelförmiger Ab- und Aufbau ergibt.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Richtung der Materialwanderung bei verschiedenen metallischen Stoffen, die als Kontaktträger bzw. als Kontaktmaterial in Frage kommen, entgegengesetzt ist. Es wird zwar die Materialwanderung bewusst zugelassen, man stimmt aber die Materialwanderungsrichtungen der verwendeten Stoffe so aufeinander ab, dass das Kontaktmaterial von der einen Kontaktseite wegwandern kann, bis schliesslich der Träger frei liegt, danach aber infolge entgegengesetzter Materialwanderungsrichtung des Trägers auf diesem zum Stillstand kommt.
Damit nun durch die Materialwanderung des Kontaktmaterials diese keine Krater hinterlässt bzw. zu Erhebungen führt, die sich in dem eingangs angeführten Sinne schädlich auswirken können, ist die Schicht aus Kontaktmaterial so dünn gewählt, dass die Abgabe und der Aufbau des Kontaktmaterials bei Materialwanderung praktisch tafilförmig erfolgt.
Es hat sich in der Praxis herausgestellt, dass Schichten aus Kontaktmaterial in einer Dicke von zirka 20 li das vorstehend erwähnte Erfordernis erfüllen.
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Um elektrische Kontakte vor den Einflüssen der umgebenden Atmosphäre oder vor Verschmutzung zu schützen, kann man diese in einem hermetisch abgeschlossenen Raum unterbringen, der mit einem Schutzoder Edelgas gefüllt ist. Bei Anwendung dieser Massnahme ist es möglich, zugleich die Materialwande- rungsrichtung der verwendeten Werkstoffe zu beeinflussen, da diese nämlich, wie sich gezeigt hat, vom Druck und der Art der Gasfüllung mit abhängig ist. Zweckmässig wählt man also Zusammensetzung und Druck des Füllgase so, dass sich die gewünschte Materialwanderungsrichtung des Kontaktmaterials ergibt.
Soll ein bestimmtes Kontaktmaterial verwendet werden, welches die gleiche Materialwanderungsrichtung wie diejenige des ferromagnetischen Trägers besitzt, so kann man dennoch das erfindungsgemässe Prinzip anwenden, indem man die sich dann für den Träger ergebende entgegengesetzte Materialwanderungsrichtung dadurch herstellt, dass man auf dem ferromagnetischen Träger eine Schicht der gewünschten entgegengesetzten Materialwanderungsrichtung aufbringt.
In denfiguren sind Ausfilhrungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Dabei zeigt Fig. 1 einen mit einem entsprechenden Kontaktmaterial plattierten Kontakt, Fig. 2 einen durch eine Materialwanderung deformierten Kontakt und die Fig. 3 einen Kontakt mit einem Träger, der eine Schicht bestimmter Materialwanderungsrichtung besitzt.
Der in der Fig. 1 dargestellte elektrische Kontakt besitzt die beiden Kontaktzungen 1 und 2, denen an ihren gegenüberstehenden Enden jeweils eine Schicht 3 bzw. 4 aus Kontaktmaterial aufgebracht ist. Dieses Kontaktmaterial weist eine Materialwanderungsrichtung auf, welche derjenigen des Trägermaterials, aus dem die Kontaktzungen 1 und 2 bestehen, entgegengesetzt ist. Als Trägermaterial für die beiden Kontaktzungen 1 und 2 sei hier eine Eisen-Nickel-Legierung zugrunde gelegt, wie sie beispielsweise in den sogenannten Schutzrohr- bzw. Schutzgaskontakten verwendet wird, bei denen zur Betätigung ein magnetischer Fluss über die Kontaktfedern getrieben wird, welcher die Zusammenziehung der Kontaktfedern bewirkt.
Als Kontaktmaterial kann man dann zweckmässig eine Platin-Wolfram-Legierung verwenden, die zirka 5% Wolfram und 95% Platin enthält. Gleichfalls könnte man auch eine Legierung aus Palladium und Silber verwenden, die diese beiden Materialien etwa zu gleichen Teilen enthält. Derartige Kontaktmaterialien sind bekannt und werden häufig angewendet.
Hat nun die in der Fig. 1 dargestellte Kontaktanordnung eine Gleichspannung zu schalten, so entsteht eine Materialwanderung, die in Abhängigkeit von der Stromrichtung das Kontaktmaterial von der einen Seite des Kontaktes zu der andern Seite wandern lässt. Da nun das Kontaktmaterial in Form von so dünnen Platten 3 und 4 auf den Zungen 1 und 2 aufgebracht ist, dass sich bei der Materialwanderung praktisch keine Krater bzw. Erhebungen bilden können, geht diese Materialwanderung praktisch so vor sich, dass das Material über eine relativ grosse Fläche des Kontaktes abgetragen und auf der Gegenseite aufgebracht wird, so dass auf der Gegenseite ein tafelartiger Aufbau entsteht. Dieser Vorgang kann nun nur so lange währen, wie auf der abgebenden Seite Kontaktmaterial zur Verfügung steht.
Wenn dieses Material durch die Materialwanderung verbraucht ist, liegt praktisch das Trägermaterial frei, welches aber infolge seiner entgegengesetzten Materialwanderungsrichtung nicht abgetragen werden kann.
Es ergibt sich damit ein Endstadium, wie es in der Fig. 2 dargestellt ist. Die beiden Kontaktzungen 1 und 2 sind hier der Übersichtlichkeit wegen weiter entfernt voneinander gezeichnet, so dass die gesamte Kontaktfläche der Kontaktzunge 2 sichtbar ist. Von dieser Kontaktzunge 2 ist das Kontaktmaterial, soweit die Kontaktgabe erfolgt, auf die Kontaktschicht 3 übergewandert. Es bildet hier den tafelartigen, schraffiert gezeichneten Aufbau 6. Auf der Kontaktzunge 2 fehlt dementsprechend die gleiche Menge Kontaktmaterial, so dass auf dieser lediglich ein Steg 5 von der ursprünglichell Kontaktschicht 4 (Fig. 1) übriggeblieben ist.
In diesem Stadium werden die Kontaktstellen durch den Teil 6 und die Fläche 7 der Kontaktzunge 2 gebildet, so dass sich also als kontaktgebende Werkstoffe das Kontaktmaterial des Teiles 6 und das Trägermaterial der Zunge 2 gegenüberstehen.
Es ist damit ein stabiler Zustand hinsichtlich der Materialwanderung bei weiterer Kontaktbetätigung erreicht. Während des ganzenMaterialwanderungsvorganges von dem in der Fig. 1 dargestellten Ausgangszustand bis zu dem Zustand gemäss Fig. 2 konnte keinerlei Kraterbildung bzw. AusbildungvonErhebun- gen entstehen, so dass also die Kontaktgabe nicht beeinträchtigt war. Das gleiche gilt auch für die weiteren Kontaktbetätigungen nach Erreichen des Zustandes gemäss Fig. 2, da, wie erwähnt, die Materialwanderung von diesem Zustand ab zum Stillstand gebracht ist.
Sollte die freie Fläche 7 der Zunge 2 infolge entsprechenden Trägermaterials dazu neigen, irgendwelche Fremdstoffe beispielsweise durch Korrosion aufzunehmen, so kann man beispielsweise die Kontaktanordnung in einem hermetisch abgeschlossenen Raum unter Schutzgas unterbringen oder ein Trägermaterial wählen, das den schädlichen Einflüssen Widerstand leistet, beispielsweise einEdelmetall bzw. eine ein Edelmetall enthaltende Legierung.
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Sollte aus irgendwelchen Gründen ein Kontaktmaterial vorgeschrieben sein, dessen Materialwanderungsrichtung mit derjenigen des ferromagnetischen Trägers Übereinstimmt, so lässt sich dieses Kontaktmaterial trotzdem verwenden, wenn man auf den ferromagnetischen Träger eine Zwischenschicht aus einem Material aufbringt, welches die entgegengesetzte Materialwanderungsrichtung wie das Kontaktmaterial besitzt. Es ergibt sich damit ein Kontaktaufbau, der aus einem mit dem betreffenden Material plattieren ferromagnetischen Träger besteht, auf dem dann zusätzlich noch das Kontaktmaterial aufgebracht ist.
Eine solche Anordnung ist in der Fig. 3 dargestellt. An den beiden einander gegenüberstehenden Enden der Kontaktzungen 8 und 9 ist jeweils eine Materialschicht 10 und 11 aufgebracht, die eine Materialwanderungsrichtung besitzt, welche derjenigen des Kontaktmaterials entgegengesetzt gerichtet ist. Die Schichten 10 und 11 sind jeweils mit dem Kontaktmaterial 12 und 13 versehen, das in einer solchen Dicke aufgebracht ist, dass beiMaterialwanderung innerhalb des Kontaktmaterials keine die Kontaktgabe beeinträchtigenden Krater bzw. Erhebungen entstehen können. Wenn bei diesem Aufbau eine Materialwanderung eintritt, wie sie an Hand der Fig. 2 beschrieben ist, dann kann schliesslich der Zustand eintreten, dass das Kontaktmaterial vollständig zum betreffenden Gegenkontakt gewandert ist, so dass eine freie Zone der Schicht 10 bzw. 11 übrigbleibt.
Es tritt in diesem Falle im Prinzip der gleiche Endzustand ein, wie er in der Fig. 2 dargestellt ist, nur dass an der Kontaktstelle, von welcher das Kontaktmaterial weggewandert ist, nicht die Kontaktzunge selbst freiliegt, sondern die Schicht des auf der Kontakt-
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derungsrichtung erfüllt, sondern darüber hinaus als Schutz gegen Kontaktverunreinigungen bzw. Korrosion dient..
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kontaktanordnung mit Ankerkontakten, die je aus einem ferromagnetischen Träger und einer
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einem Kontaktmaterial gebildet ist, dessen Materialwanderungsrichtung derjenigen des ferromagnetischen Trägermaterials entgegengesetzt ist und dass die Dicke dieser Schicht bis zirka 20 u beträgt, so dass sich bei Materialwanderung ein praktisch tafelförmiger Ab- und Aufbau ergibt.