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PATENTANSPRÜCHE
1. Tulpenkontaktanordnung mit einem einstückigen im wesentlichen hohlzylindrischen Kontaktorgan, an dessen einem Ende durch Längsschlitze seitlich begrenzte Kontaktfinger mit innenseitigen, rotationssymmetrischen Kontaktflächen ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktorgan an den Fingerwurzeln von einer es umgebenden Halterung so gegen einen in seinem Inneren befindlichen Anschlag gepresst ist, dass in Ruhestellung der Finger von ihren Kontaktflächen ein zylindrischer lichter Durchgang umschrieben ist, dessen Radius kleiner ist, als die, quer zum Kontaktorgan gemessenen, inneren Krümmungsradien der Kontaktflächen.
2. Tulpenkontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung innenseitig über einen Teil ihrer Länge konisch, mit gegen das geschlitzte Ende des Kontaktorganes sich verjüngendem Innendurchmesser ist.
3. Tulpenkontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung einstückig, und ihr dem geschlitzten Ende des Kontaktorganes entgegengesetztes Ende geschlitzt ist.
4. Tulpenkontaktanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag mindestens über einen Teil seiner Länge in gleicher Richtung wie die Halterung konisch ist, wobei sich die konischen Teile von Anschlag und Halterung überlappen und die Konizität der Halterung mindestens gleich gross wie diejenige des Anschlages ist.
5. Tulpenkontaktanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke des Kontaktorganes über einen Teil des Überlappungsintervalls konstant bleibt.
6. Tulpenkontaktanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Wandstärke des Kontaktorganes über das ganze Überlappungsintervall in Richtung auf die Fingerspitzen zu gesamthaft mehr verjüngt, als der Differenz der Konizität von Halterung und Anschlag über diesem Überlappungsintervall entspricht.
7. Tulpenkontaktanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung an ihrem geschlitzten Ende Bohrungen aufweist, welche quer zu den Schlitzen stehen, zur Aufnahme von diese zusammendrückenden Schrauben.
8. Tulpenkontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfinger innerhalb ihrer Kontaktflächen hinterschnitten sind.
9. Tulpenkontaktanordnung nach Anspruch 1, gekennzeich- net, durch mindestens einen quer durch Halterung, Kontaktorgan und Anschlag gesteckten Sicherungsstift.
10. Tulpenkontaktanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag in den hinterschnittenen Abschnitt der Kontaktfinger hineinragt.
11. Verfahren zur Herstellung der Tulpenkontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag in das Kontaktorgan eingeführt wird und das also zusammengesetzte Teil dann mit den Fingerspitzen voran in die Halterung eingepresst wird.
Die Erfindung betrifft eine Tulpenkontaktanordnung, insbesondere für Trennschalter. Diese müssen nicht nur einfach und robust sein, und auch hohe Ströme führen können, sondern auch den bei plötzlichen Stromstössen auftretenden grossen mechanischen Beanspruchungen ohne bleibende Deformation standhalten können. Wenn - wie vielfach üblich - die Tulpe zum Umgreifen eines zylindrischen Schaltstiftes vorgesehen ist, dann müssen die Querschnitte der innenliegenden, kontaktbildenden Flächen der Kontaktfinger Kreissegmente mit einem Radius sein, der um weniges grösser als derjenige des Schaltstiftes ist, damit die Berührung zwischen Kontaktfinger und Schaltstift nicht ausschliesslich an den Enden dieser Segmente stattfindet.
Um aber in Arbeitsstellung einen federnden Druck auf den Schaltstift auzuüben, müssen die Finger in ihrer Ruhelage einen zylinderförmigen lichten Durchgang umschreiben, dessen Radius kleiner als derjenige des Schaltstiftes, und somit erst recht kleiner als der des die Innenflächen der Finger bestimmenden Zylinders ist. Diese Innenflächen werden im allgemeinen durch Ausbohren oder -fräsen eines hohlzylindrischen Tulpenrohlings geformt. Um die Finger nach dieser Bearbeitung einander näher zu bringen, als dem Bearbeitungsradius entspricht, sind im wesentlichen zwei Lösungen möglich.
Entweder müssen sie vollständig voneinander getrennt, einzeln verarbeitet, und dann wieder zu einer Einheit zusammengesetzt werden, indem sie durch Federn, sowie eventuell durch Auflager in der gewünschten gegenseitigen Lage gehalten werden, oder aber sie müssen - nach teilweiser Trennung durch partielles Längsschlitzen des Rohlings - gegeneinander gebogen werden. Ersteres ist beispielsweise in der DE-OS 2628 177 beschrieben und offensichtlich aufwendig. Letzteres führte bisher infolge der insbesondere beim Längsschlitzen unvermeidlich auftretenden Spannungen, sowie des in der Praxis kaum je exakt reproduzierbar wirkenden Biegevorganges, zu Verwindungen der Finger, welche dann, im Querschnitt gesehen, nur an einem Ende besagten Segmentes aufliegen, mit entsprechend mangelhaften Kontakteigenschaften.
Es ist das Ziel der Erfindung, besagte Nachteile, unter Verwendung einer sehr einfachen und robusten Konstruktion, zu beheben. Es zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2a einen schematischen, teilweisen Längsschnitt derselben, mit eingeführtem Kontaktstift,
Fig. 2b die Ansicht II der Fig. 2a,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch den Tulpenkontakt der Fig.
1, vor dem Zusammensetzen der Kontaktanordnung,
Fig. 4 eine Ansicht des Tulpenkontaktes der Fig.3, und
Fig. 5 einen schematischen, teilweisen Längsschnitt durch die Hauptbestandteile der Fig. 1, in ihren ungefähren relativen Längslagen nach dem Zusammensetzen, aber mit zur Veranschaulichung in radialer Richtung stark verzerrten Verhältnissen.
Das in allen Figuren rechts liegende, gegen den Schaltstift gerichtete Ende der Vorrichtung wird im folgenden als vorderes , das entgegengesetzte als hinteres Ende betrachtet.
In der Fig. 1 sind der Tulpenkontakt 1, der darin eingesetzte Anschlag 2 und die den Tulpenkontakt umfassende Halterung 3 erkennbar. Die Fig. 3 und 4 zeigen den Tulpenkontakt 1- welcher beim Zusammenbau der Kontaktanordnung der Fig. 1 nachträglich über seine Elastizitätsgrenze hinaus deformiert wird - vor dieser Deformation, wobei rechts in der Fig. 3 ein zylindrischer Schaltstift 4 des Durchmessers S angedeutet ist, welcher vom Tulpenkonakt umfasst werden soll. Um einen guten, tangentiellen und im Querschnitt gesehen nicht nur punktförmigen Kontakt zu gewährleisten, ist der Innendurchmesser K der Kontaktflächen 5 um ein Weniges grösser, als der Durchmesser S des Schaltstiftes.
Des weiteren sind die Finger 6 des Tulpenkontaktes 1 innenseitig über die Länge H hinterschnitten, um auch bei nicht-ideal fluchtendem Schaltstift einen einwandfreien, im Bereich der Kontaktflächen 5 stattfindenden Kontakt zwischen Tulpe und Schaltstift zu gewährleisten. Zu diesem Zweck weisen die Kontaktflächen ausserdem in Längsrichtung eine Rundung mit dem Radius R auf. Das Bearbeiten des Radius R sowie des Durchmessers K geschieht vorzugsweise durch Ausbohren oder -fräsen eines zylindrischen oder hohlzylindrischen Stückes, und zwar vor dem Ausnehmen der Schlitze 7, welche die einzelnen Finger trennen. Daraus folgt, dass am fertigen, einstückigen Tulpenkontakt 1 zwischen den Kontaktflächen 5 ein zylindrischen lichter Durchgang des
Durchmessers K besteht, welcher grösser als S ist. Wenn aber die Finger 6 Kraft ihrer eigenen Elastizität bei Einführung des Schaltstiftes 4 in die Kontaktanordnung an diesen Schaltstift anschmiegen sollen, dann muss ihr gegenseitiger Abstand nach der Bearbeitung verringert werden. Dies geschieht im wesentlichen beim Einführen des Tulpenkontaktes 1 in die Halterung 3, dessen rückwärtiger (d.h. in der Figur links liegender) Bereich innenseitig dimensioniert ist, um die Finger 6 nahe ihrer Wurzel in gewünschtem Mass einwärts zu deformieren. Ein in den Tulpenkontakt 1 eingeführter zylindro-konischer Anschlag 2 sorgt dabei für die Masshaltigkeit dieser Deformation. Die Fig. 2a und 2b zeigen schematisch die Verhältnisse nach dem Zusammenbau. Die strichpunktierten Linien deuten die Lagen vor, und die ausgezogenen Linien die Lagen nach Einführen des Schaltstiftes 4 an.
Anhand der massstäblich stark verzerrten Fig. 5 soll die Dimensionierung von Halterung, Tulpenkontakt und Anschlag erläutert werden. Es ist die Halterung 3 im Bereich B zylindrisch ausgebohrt, und zwar mit einem gewissen Untermass gegenüber dem Aussendurchmesser T der Kontakttulpe 1,so dass (im Gegensatz zu den scheinbaren Verhältnissen in Fig. 5) vor dem Zusammenstecken von Kontakttulpe und Halterung T grösser als der Innendurchmesser U der Halterung 3 ist und beim Zusammenstecken ein Preissitz entsteht. Im Bereich C verengt sich danti die Halterung geringfügig in Richtung auf Fingerspitzen zu, beispielsweise indem ihre Innenfläche konisch, mit einem halben Öffnungswinkel B von weniger als einem Grad zusammenläuft.
Vom vorspringenden Punkt 50 an tritt die Innenwandung der Halterung dann verhältnismässig rasch zurück, um genügend Spielraum für die Kontaktfinger zu lassen. Der kleinste Innendurchmesser der Halterung kann den Aussendurchmesser T der Kontakttulpe z.B. um einige Zehntel mm, oder etwa 1-2% unterschreiten. Da die Kontakttulpe etwa vom Bereiche 51 nach vorne hin aufgeschlitzt ist, um die einzelnen Finger auszubilden, werden diese durch den nach innen gerichteten Vorsprung 50 einwärts gedrängt, so dass die Kontaktflächen 5 einander näherkommen, als sowohl ihrem quergerichteten Krümmungsradius K/2 wie auch dem Radius S/2 des Schaltstiftes 4 entspricht. Die Finger können daher den Schaltstift Kraft ihrer Eigenelastizität fest umfassen.
Um eine genau reproduzierbare Ausrichtung der Finger nach dem Zusammenstecken zu gewährleisten, weist die Kontaktanordnung im Inneren des Tulpenkontaktes einen massiven Anschlag 2 auf. Dieser ist in seinem rückwärtigen Teil, d. h. über den sich nach vorne etwa bis zu den Fingerwurzeln erstreckenden Bereich E, zylindrisch, mit einem Durchmesser der beispielsweise mit Stecksitz in den Tulpenkontakt passt. Von einem Punkte 52 an, welcher bei fertig montierter Anordnung in die Nähe des Punktes 54, und also hinter dem engsten Punkt 50 der Halterung zu liegen kommt, verjüngt sich der Anschlag konisch nach vorne, und zwar mit einem halben Öffnungswinkel a, welcher nicht grösser, vorzugsweise aber um ein Weniges kleiner als der halbe Öffnungswinkel ss des konischen Abschnittes C der Halterung ist.
Dadurch kann eine wohldefinierte Endlage der beim Zusammenbau einwärts deformierten Kontaktfinger erreicht, und unter anderem eine seitliche Verwindung derselben vermieden werden. Indem nämlich ein kurzer, bei den Fingerwurzeln liegender Abschnitt konstanter Wandstärke der Kontakttulpe zwischen zwei gegen vorne minim aufeinander zulaufende konische Flächen gezwängt wird, ist die Endlage jedes Fingers statisch exakt festgelegt dadurch, dass einerseits besagter, in den ungeschlitzten Teil des Tulpenkontaktes übergehende Abschnitt fest eingespannt ist, während andererseits der Fingeransatz durch den Vorsprung im Punkt 50 in eine unverrückbar bestimmte Lage gedrängt und festgehalten wird, wie in Fig.
2a angedeutet.
Der Anschlag 2 erfüllt noch weitere wichtige Aufgaben, insbesondere die Aufnahme von beim Schalten und bei Kurzschlüssen auftretenden Kräften. Die bei grossen Stromstössen auftretenden elektrodynamischen Kräfte drücken bekanntlich die Finger mit unter Umständen erheblicher Gewalt einwärts, d. h. gegeneinander. Wenn die Finger üblicher Kontaktanordnungen nicht besonders starke Querschnitte aufweisen, was aber wiederum die für den Schaltvorgang wünschenswerte Elastizität beeinträchtigt, besteht die Gefahr einer bleibenden Deformation der Finger nach einem Kurzschlussstoss.
Bei der hier vorgeschlagenen Lösung genügt es aber, den Anschlag 2 so zu dimensionieren, dass die Finger 6 beim Einwärtsbiegen vor Erreichen ihrer Elastizitätsgrenze auf den konischen Teil des Anschlages aufliegen, wodurch eine bleibende Deformation auch bei relativ kleinen Querschnitten der Finger erfolgreich vermieden werden kann.
Da bei schnellem Schalten die Eindringtiefe des oft langen - und daher Durchbiegungen ausgesetzten - Schaltstiftes in die Kontaktanordnung nicht exakt festgelegt werden kann, ist der Anschlag auch ausgebildet, um den Stoss eines fallweise zu tief eindringenden Stiftes aufzunehmen. Zu diesem Zweck sind Anschlag, Halterung und Tulpenkontakt mit Bohrungen 56,56' und 56" zur Aufnahme eines Sicherungsstiftes versehen.
Um das Aufschieben der Halterung auf die Kontakttulpe zu erleichtern, ist - wie aus Fig. 1 zu ersehen - die Halterung 3 in ihrem hinteren Teil geschlitzt, wobei der Längsbereich F dieses Schlitzes nach erfolgtem Zusammenbau teilweise mit demjenigen der Kontaktfinger 6 überlappen kann. Vier Bohrungen 58 gestatten in bekannter Weise ein festes Zusammenziehen der Halterung auf der Kontakttulpe, mittels in der Zeichnung nicht gezeigter Bolzen.
** WARNING ** beginning of DESC field could overlap end of CLMS **.
PATENT CLAIMS
1. tulip contact arrangement with a one-piece essentially hollow cylindrical contact member, at one end of which laterally limited contact fingers are formed by longitudinal slots with internal, rotationally symmetrical contact surfaces, characterized in that the contact member on the finger roots from a holder surrounding it against a stop located inside it It is pressed that, when the fingers are at rest, their contact surfaces circumscribe a cylindrical clear passage, the radius of which is smaller than the inner radii of curvature of the contact surfaces measured transverse to the contact element.
2. tulip contact arrangement according to claim 1, characterized in that the holder is conical on the inside over part of its length, with the inner diameter tapering towards the slotted end of the contact element.
3. tulip contact arrangement according to claim 1, characterized in that the holder is in one piece, and its slotted end of the contact member opposite end is slotted.
4. tulip contact arrangement according to claim 2, characterized in that the stop is conical over at least part of its length in the same direction as the holder, the conical parts of the stop and holder overlap and the taper of the holder at least as large as that of the stop is.
5. tulip contact arrangement according to claim 4, characterized in that the wall thickness of the contact member remains constant over part of the overlap interval.
6. tulip contact arrangement according to claim 5, characterized in that the wall thickness of the contact member tapers over the entire overlap interval in the direction of the fingertips overall more than the difference between the taper of the holder and stop corresponds to this overlap interval.
7. tulip contact arrangement according to claim 3, characterized in that the holder has at its slotted end bores which are transverse to the slots for receiving these compressing screws.
8. tulip contact arrangement according to claim 1, characterized in that the contact fingers are undercut within their contact surfaces.
9. tulip contact arrangement according to claim 1, marked by at least one locking pin inserted transversely through the holder, contact element and stop.
10. tulip contact arrangement according to claim 8, characterized in that the stop protrudes into the undercut portion of the contact fingers.
11. The method for producing the tulip contact arrangement according to claim 1, characterized in that the stop is inserted into the contact member and the thus assembled part is then pressed into the holder with the fingertips first.
The invention relates to a tulip contact arrangement, in particular for disconnectors. Not only must these be simple and robust, and they must also be able to carry high currents, but they must also be able to withstand the large mechanical stresses that occur during sudden current surges without permanent deformation. If - as is often the case - the tulip is intended to grip around a cylindrical switching pin, then the cross sections of the inner, contact-forming surfaces of the contact fingers must be circular segments with a radius that is slightly larger than that of the switching pin, so that the contact between the contact finger and switching pin does not take place exclusively at the ends of these segments.
However, in order to exert a resilient pressure on the switching pin in the working position, the fingers in their rest position have to circumscribe a cylindrical, clear passage, the radius of which is smaller than that of the switching pin and therefore even smaller than that of the cylinder determining the inner surfaces of the fingers. These inner surfaces are generally formed by drilling or milling a hollow cylindrical tulip blank. In order to bring the fingers closer to each other after this processing than corresponds to the processing radius, two solutions are essentially possible.
Either they have to be completely separated from one another, processed individually, and then put together again to form a unit by holding them in the desired mutual position by means of springs and possibly by means of supports, or else they have to - after partial separation by partially slitting the blank longitudinally - be bent against each other. The former is described for example in DE-OS 2628 177 and is obviously complex. The latter has so far resulted in twisting of the fingers, which, seen in cross section, only lie on one end of said segment, with correspondingly poor contact properties, as a result of the tensions which inevitably occur in the case of longitudinal slitting and the bending process, which in practice is hardly ever reproducible.
It is the aim of the invention to overcome said drawbacks using a very simple and robust construction. It shows:
1 shows a longitudinal section through an embodiment of the invention,
2a is a schematic, partial longitudinal section of the same, with inserted contact pin,
2b, the view II of Fig. 2a,
3 shows a longitudinal section through the tulip contact of FIG.
1, before assembling the contact assembly,
Fig. 4 is a view of the tulip contact of Figure 3, and
Fig. 5 is a schematic, partial longitudinal section through the main components of Fig. 1, in their approximate relative longitudinal positions after assembly, but with conditions strongly distorted in the radial direction to illustrate.
The end of the device which is on the right in all the figures and is directed towards the switching pin is considered below as the front end and the opposite end as the rear end.
1 shows the tulip contact 1, the stop 2 inserted therein and the holder 3 comprising the tulip contact. 3 and 4 show the tulip contact 1- which is subsequently deformed beyond its elastic limit during assembly of the contact arrangement of FIG. 1 - before this deformation, a cylindrical switching pin 4 of diameter S being indicated on the right in FIG. 3, which to be covered by the tulip contact. In order to ensure a good, tangential and in cross section not only punctiform contact, the inner diameter K of the contact surfaces 5 is a little larger than the diameter S of the switching pin.
Furthermore, the fingers 6 of the tulip contact 1 are undercut on the inside over the length H in order to ensure a perfect contact between the tulip and the switching pin, which takes place in the area of the contact surfaces 5, even when the switching pin is not ideally aligned. For this purpose, the contact surfaces also have a radius R in the longitudinal direction. The radius R and the diameter K are preferably machined by drilling or milling a cylindrical or hollow cylindrical piece, before the slots 7, which separate the individual fingers, are removed. It follows that on the finished, one-piece tulip contact 1 between the contact surfaces 5 there is a cylindrical clear passage of the
Diameter K is greater than S. If, however, the fingers 6 should nestle against this switching pin by the force of their own elasticity when the switching pin 4 is introduced into the contact arrangement, then their mutual distance must be reduced after processing. This essentially occurs when the tulip contact 1 is inserted into the holder 3, the rear (i.e. on the left in the figure) area is dimensioned on the inside in order to deform the fingers 6 inward to the desired extent near their roots. A cylindro-conical stop 2 inserted into the tulip contact 1 ensures the dimensional accuracy of this deformation. 2a and 2b schematically show the situation after assembly. The dash-dotted lines indicate the positions, and the solid lines indicate the positions after inserting the switching pin 4.
5, the dimensions of the holder, tulip contact and stop will be explained. The holder 3 is drilled out cylindrically in area B, with a certain undersize compared to the outer diameter T of the contact tulip 1, so that (in contrast to the apparent conditions in FIG. 5) before the contact tulip and holder T are plugged together, it is larger than that Inside diameter U of the bracket 3 is and when put together a price fit. In the region C, the holder narrows slightly in the direction of the fingertips, for example by conically converging its inner surface with a half opening angle B of less than one degree.
From the projecting point 50 on, the inner wall of the holder then comes back relatively quickly in order to leave enough scope for the contact fingers. The smallest inside diameter of the holder can be the outside diameter T of the contact tulip e.g. fall by a few tenths of a millimeter, or about 1-2%. Since the contact tulip is slit open approximately from the areas 51 to form the individual fingers, these are pushed inward by the inward projection 50, so that the contact surfaces 5 come closer to each other than both their transverse radius of curvature K / 2 and that Radius S / 2 of the switching pin 4 corresponds. The fingers can therefore firmly grip the switching pin by virtue of their own elasticity.
In order to ensure a precisely reproducible alignment of the fingers after they have been plugged together, the contact arrangement has a solid stop 2 inside the tulip contact. This is in its rear part, i.e. H. over the area E, which extends forward to the roots of the fingers, is cylindrical, with a diameter that fits into the tulip contact, for example with a plug seat. From a point 52, which comes to lie near the point 54, and thus behind the narrowest point 50 of the holder, the stop tapers conically towards the front, with a half opening angle a, which is not greater , but is preferably a little smaller than half the opening angle ss of the conical section C of the holder.
As a result, a well-defined end position of the contact fingers deformed inward during assembly can be achieved, and, inter alia, lateral twisting thereof can be avoided. By forcing a short, constant wall thickness of the contact tulip between the two conical surfaces towards the roots of the fingers, the end position of each finger is statically precisely determined by the fact that, on the one hand, said section which merges into the unslotted part of the tulip contact is firmly clamped while, on the other hand, the projection is pressed and held in an immovable position by the projection at point 50, as shown in FIG.
2a indicated.
The stop 2 also fulfills other important tasks, in particular the absorption of forces occurring during switching and in the event of short circuits. As is well known, the electrodynamic forces that occur in the event of large current surges press the fingers inward with, under certain circumstances, considerable force. H. against each other. If the fingers of conventional contact arrangements do not have particularly strong cross sections, but this in turn affects the elasticity that is desirable for the switching process, there is a risk of permanent deformation of the fingers after a short-circuit shock.
In the solution proposed here, however, it is sufficient to dimension the stop 2 such that the fingers 6 rest on the conical part of the stop when they bend inward before reaching their elastic limit, as a result of which permanent deformation can be successfully avoided even with relatively small cross sections of the fingers.
Since the penetration depth of the often long - and therefore subject to deflection - switching pin cannot be precisely determined in the contact arrangement during fast switching, the stop is also designed to absorb the impact of a pin that in some cases penetrates too deeply. For this purpose, the stop, bracket and tulip contact are provided with holes 56, 56 'and 56 "for receiving a locking pin.
In order to make it easier to push the holder onto the contact tulip, the holder 3 is slotted in its rear part, as can be seen from FIG. Four bores 58 allow the holder on the contact tulip to be contracted in a known manner by means of bolts, not shown in the drawing.