CH653799A5

CH653799A5 - Kontaktanordnung fuer einen stromunterbrecher.

Info

Publication number: CH653799A5
Application number: CH2465/81A
Authority: CH
Inventors: Lorne D Mcconnell
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1980-04-23
Filing date: 1981-04-14
Publication date: 1986-01-15
Also published as: US4329552A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontaktanordnung für Stromunterbrecher gemäss dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Eine solche Kontaktanordnung ist aus der US-PS 4 072 392 bekannt. Die dort offenbarten, aus Federdraht bestehenden Kontaktfinger lassen sich jedoch nicht ohne weiteres bei allen Schaltertypen verwenden. Beim Schalter mit rotierendem Lichtbogen, wie er etwa in der US-PS 4 052 576 beschrieben ist, wird nämlich sowohl eine Hauptkontaktfläche als auch eine Stromübertragungsfläche benötigt, welche mit dem beweglichen Hauptkontakt verbunden ist, aber gegenüber der Hauptkontaktfläche versetzt ist. Darüber hinaus ist die

Anordnung der Federdrahtelemente nach der US-PS 4 072 392 kompliziert, da sie die Handhabung vieler einzelner Elemente notwendig macht, während andererseits die Verwendung eines einzelnen kontinuierlich gebogenen Drahtes s ernsthafte fabrikatorische Probleme erzeugt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Kontaktanordnung der gattungsgemässen Art anzugeben, welche sich nicht nur mit einfachen Mitteln herstellen lässt, sondern gleichzeitig auch in Stromunterbrechern mit unterschiedlich angeordneten io Kontaktflächen verwendbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.

15 Wesentliche Vorteile des Erfindungsgegenstandes sind nachfolgend aufgelistet:

1. Das verwendete Material kann Chrom-Kupfer oder Beryllium-Kupfer enthalten, wobei diese Materialien bessere

20 Kontakteigenschaften aufweisen und in ihren physikalischen Eigenschaften beständiger sind als Materialien, welche in den einstückigen Kontakten verwendet werden.

2. Die Kontaktmaterialien werden serienmässig hergestellt, und Bearbeitung und Lagerung erfordern nur einen

25 geringen Aufwand.

3. Die Drahtglieder können jeden beliebigen Querschnitt haben und können durch jede beliebige Drahtzieh- und Federherstelltechnik aus jedem beliebigen runden, quadratischen oder rechteckigen Block gebildet werden. Verglichen

30 mit den Federkennlinien von Materialien, welche durch Ziehen, Giessen oder Heissschmieden hergestellt werden, weisen die Federkennlinien der Federkontakte eine grosse Beständigkeit auf. Vorzugsweise ist der Querschnitt der Drähte rund.

35 4. Durch die Verwendung kleiner Drähte wird eine grosse Anzahl an Auflagepunkten und somit eine grosse Anzahl an parallelen Strompfaden bewirkt, wodurch die Grösse des durchgehenden Stroms pro Auflagepunkt während des Kom-mutationsvorganges reduziert wird.

40 5. Die Kontaktanordnung hat verhältnismässig geringe Masse und weist ein sehr viel höheres dynamisches Frequenzverhalten und eine höhere Schwingungsfrequenz als einstückig hergestellte Kontaktteile auf.

6. Die bei den einstückigen Kontakten an den Kanten der 45 gefrästen Finger und den Schlitzböden auftretenden span-

nungsbeanspruchten Punkte werden vermieden, wodurch eine genaue Festlegung der Spannungen derart möglich ist, dass die Federdrahtteile auf ein höheres Niveau belastet werden können, wodurch eine grössere Sicherheit erreicht so wird.

7. Die Verwendung von Federdrahtmaterial ermöglicht die Verwendung kürzerer Finger, wodurch dynamische und Schwingungsprobleme reduziert werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen:

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Fig. 1 zeigt eine Aufsicht auf einen Schnitt durch die neue erfindungsgemässe Kontaktanordnung,

Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf einen der kürzeren Kontaktfinger gemäss Fig. 1,

60 Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht des Kontaktfingers gemäss Fig. 2,

Fig. 4 zeigt eine Aufsicht auf einen Kontaktfinger gemäss Fig. 3,

Fig. 5 zeigt eine Aufsicht auf einen der längeren Finger 65 gemäss Fig. 1,

Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht eines Fingers gemäss Fig. 5,

Fig. 7 zeigt eine Aufsicht auf einen Finger gemäss Fig. 6, und

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Fig. 8 zeigt in einer schematischen Darstellung drei kurze und zwei damit verknüpfte benachbarte längere und in einer Ebene angeordnete Kontaktfinger, um zu zeigen, in welcher Weise die Kontakte miteinander verknüpft sind.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen.

Fig. 1 zeigt die Erfindung, wie sie bei einer beweglichen Kontaktanordnung eines Unterbrechers mit rotierendem Lichtbogen verwendet wird.

In Fig. 1 ist ein feststehender Kontakt 20 dargestellt. Dieser Konktakt 20 weist eine äussere zylinderförmige Hauptkon-taktfläche 21 auf, welche mit dem Gerätehauptanschluss verbunden ist, während im Inneren des feststehenden Kontaktes 20 ein Lichtbogenlaufring 22 vorgesehen ist, welcher zwischen einem zentralen Isolierbereich 23 aus Teflon und einem äusseren Isolierring 24 aus Teflon angeordnet ist. Der Lichtbogenring 22 ist elektrisch mit einer Spule 25 in der bei Stromunterbrechern mit rotierendem Lichtbogen üblichen Weise mit in Reihe geschaltet.

Ein beweglicher Kontakt besteht aus einem zylinderförmigen, leitfähigen Stützkörper 50, welcher auf seiner äusseren Oberfläche zwei Mengen von miteinander verketteten Federdrahtfingern trägt. Diese Mengen sind in Fig. 1 als Menge mit kürzeren Fingern 51 und 52 und Menge mit längeren Fingern 53 und 54 bezeichnet. Der Stützkörper 50 weist eine kreisförmige Verklinkungsanformung 60 auf, welche sich längs dessen Umfang erstreckt. Diese Anformung arbeitet mit Kerben zusammen, welche in jedem einzelnen der Finger vorgesehen sind, wie etwa die Kerben 61 und 62 in den Fingern 51 und 52. Die detaillierte Struktur des Fingers 51 ist in den Fig. 2,3 und 4 dargestellt. Die entsprechende Struktur wird für jeden alternierenden Finger des Büschels gemäss Fig. 1 verwendet.

Einzelheiten des Aufbaus der längeren Finger, wie etwa des Fingers 53, sind in den Fig. 5,6 und 7 dargestellt. Das für die Finger 51 und 52 und alle entsprechenden Finger des Büschels benötigte Material ist gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel Beryllium/Kupfer, welches eine runde Beschaffenheit mit einem Durchmesser von 5 mm aufweist.

Der Finger 51 besteht aus einem haarnadelförmigen oder U-förmigen Teil mit einem Basisbereich 70, von dem zwei Beine 71 und 72 ausgehen. In die Beine 71 und 72 sind Kerben 61 eingeformt. Das Basisende des Teiles 70 ist dann als einspringend gebogener Abschnitt 73 geformt. Kontaktebenen 75 und 76 sind sodann in den Beinen 71 und 72 bzw. unten an dem einspringend gebogenen Abschnitt 73 eingeformt. Diese letztere Kontaktebene wird später beschrieben. Typischerweise kann das Teil 51 eine sich von Ende zu Ende erstreckende Länge von ca. 90 mm aufweisen. Die «Stei-gungs»distanz von der oberen Fläche des Fingers zu den Ebenen 75 und 76 kann typischerweise ungefähr 17 mm betragen.

Der Finger 53 hat fast die gleiche Form wie der Finger 51, ist jedoch, wie später erläutert wird, leicht abgeändert, um dadurch die Anpassung der Kontakte zu gestatten. Demnach hat der Finger 53 Haarnadel- oder U-Form mit einer Basis 80, von der die Beine 81 und 82 ausgehen, und mit einem einspringend gebogenen Abschnitt Abschnitt 83. Hierbei ist zu beachten, dass die Spitze des einspringend gebogenen Abschnitts 83 des Fingers 53 sich nicht so sehr aufrichtet wie jene des einspringend gebogenen Abschnitts 73 des Fingers 51. Die Kontaktflächen 85 und 86 sind in den Gleitkontaktbereichen der Beine 81 und 82 angeordnet und entsprechen den Kontaktebenen 75 und 76 gemäss den Fig. 2,3 und 4. Positionierschlüssel 87 sind ebenfalls in den Beinen 81 und 82 vorgesehen, um ein Positionieren relativ zur Anformung 60 des in Fig. 1 dargestellten Stützkörpers zu ermöglichen.

In einer typischen Ausführungsform der Erfindung beträgt die gesamte Länge des Fingers 53 ungefähr 110 mm. Der Finger 53 weist den gleichen Durchmesser und das gleiche Material wie der Finger 51 auf. Die Steigung des einspringend gebogenen Abschnittes 83 ist beim Teil 81 etwas kleiner 5 als bei den Teilen 51 und kann typischerweise ungefähr 16 mm betragen. Durch die Verwendung verschiedener Steigungen ist es möglich, für verschieden lange Finger verschiedene Spannungen zu erzeugen.

In Fig. 8 ist in schematischer Weise dargestellt, wie Finger io 53 mit kürzeren Fingern 51 verkettet werden. Hierbei ist zu beachten, dass der Zwischenraum zwischen den Beinen 71 und 72 von Fingern 51 etwa das Doppelte der Fingerbreite beträgt. Wenn daher eine Verkettung zu einer üblichen Zylinderform stattfindet, werden die Beine 82 und 81 benach-ls barter Finger 53 den Raum zwischen den Beinen 71 und 72 des die Beine 81 und 82 aufnehmenden Fingers vollkommen füllen. Dies wird für den in Fig. 8 gezeigten mittleren Finger besonders klar.

Die das vollständige ringförmige Büschel bildenden ein-20 zelnen Finger werden, wie in Fig. 1 gezeigt ist, mittels eines metallenen Ringes 90 am Körper 50 befestigt. Der Ring 90 wird durch geeignete Gurtbänder 91 und 92 an seinem Platz gehalten. In entsprechender Weise könnte auch ein geeigneter Druckring oder ein wärmeschrumpfendes Band ver-25 wendet werden.

Die beschriebene Anordnung kann nun für jeden beliebigen Stromunterbrecher als gleitender röhrenförmiger Konktakt verwendet werden. Wenn diese Anordnung in Verbindung mit einem Unterbrecher mit rotierendem Licht-30 bogen verwendet wird, werden zusätzliche Komponenten für die neue Anordnung benötigt, wie ein innerer Lichtbogenkontaktzylinder 100, welcher mit den Ebenen 75 und 76 jedes der kürzeren Finger 51 und mit den Ebenen 85 und 86 jedes der längeren Finger gleitend in Eingriff kommt. Hierbei ist zu 35 beachten, dass diese Ebenen besondere Kontaktringe definieren, welche axial beabstandet um das Büschel der Kontaktfinger herum angeordnet sind. Der Lichtbogenkontaktzylinder 100 enthält einen Lichtbogenkontaktring 101 und einen Federkorbring 102. Das linksseitige Ende des Zylinders 40 100 hat einen vergrösserten Durchmesserbereich 103, welcher als Haltevorrichtung wirkt, wenn er an das einwärts gebogene Ende 104 des leitfähigen Stützkörpers 50 anschlägt. Das linksseitige Ende dieses Körpers 50 weist eine Montagescheibe 110 auf, welche in das Teil 50 eingeschraubt ist und 45 durch einen Satz Schrauben 111 und 112 an seinem Platz gehalten ist. Das Teil 110 beträgt auch einen Federkorb 113. Eine Druckfeder 114 ist zwischen den Körben 102 und 113 vorgesehen, wodurch der Zylinder 100 in Fig. 1 kräftemässig nach rechts beaufschlagt ist.

so Die gesamte bewegliche Kontaktanordnung wird dann mittels eines Verbindungsgliedes 121 mit einer geeigneten Betätigungsstange 120 verbunden. Das Verbindungsglied 121 ist mit drei Verbindungsstiften angebracht, von denen zwei in Fig. 1, nämlich die Stifte 122 und 123, sichtbar sind. Jeder der 55 Stifte ist in passender Weise an das Verbindungsglied 110 angepasst, etwa durch Verschraubung, wie dies im einzelnen in Verbindung mit Stift 122 gezeigt ist. Hierbei ist zu beachten, dass die Teile 120 und 121 in geeigneter Weise miteinander verbunden sind, etwa durch einen Bolzen 125, einen 60 Dichtungsring 126 und einen Sicherungsring 127.

In Fig. 1 sind der bewegliche und der stationäre Kontakt in getrennter Stellung dargestellt. Um den Unterbrecher zu schliessen, wird die Betätigungsstange 120 der beweglichen Kontaktanordnung nach rechts geführt, so dass sich die Kon-65 taktfinger relativ zur festen Kontaktanordnung 20 bewegen und die durch gestrichelte Linien dargestellten Positionen einnehmen werden. Wenn dies eingetreten ist, greift der Lichtbogenkontaktring 101 des Zylinders 100 in den Lichtbo-

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genlaufring 22 des feststehenden Kontaktes ein, und das Teil

100 bewegt sich relativ zu den Kontaktfingern 51 und 53 nach links. Die Feder 114 ist nun gespannt. Die längeren Kontaktfinger, etwa die Finger 53, sind nun in Eingriff mit der Hauptkontaktfläche 21 des feststehenden Kontaktes 20, wohingegen die Finger 51 als Übertragungskontakte dienen und in der Einschaltstellung auf dem Teflonring 24 sitzen.

Beim Öffnen des Unterbrechers wird die Betätigungsstange 120 nach links geführt, so dass die Kontaktfinger 51 und 53 sich nach links bewegen. Der Lichtbogenkontaktring

101 greift in den Lichtbogenlaufring 22 ein, jedoch bevor das Ende 104 den Durchmesserbereich 103 des Lichtbogenkontaktzylinders 100 aufnimmt. Zuvor greift jedoch die erste durch die Kontaktflächen der kürzeren Kontaktfinger 51 definierte Kontaktebene in die äussere Oberfläche des Zylinders 100 ein, wodurch ein elektrischer Kreis gebildet wird, welcher von der Spule 25 über den Lichtbogenlaufring 22, den Lichtbogenkontaktzylinder 100 zu den mit dem Stütz-

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körper 50 verbundenen Hauptanschlüssen des Gerätes verläuft.

Wenn schliesslich das aus Fingern 53 gebildete Hauptkontaktbüschel sich von dem leitfähigen Verbindungsglied 121 s trennt, fliesst Strom durch die Lichtbogenkontakte 22 und 110, so dass, wenn der Lichtbogenkontaktring 101 schliesslich nach links geführt ist, die Betriebsweise mit dem rotierenden Lichtbogen bei der Unterbrechung eingeleitet werden kann.

io Bei der Ausführung der Erfindung könnten die Kontaktfinger 51 und 53 anders ausgebildet werden. Beispielsweise wäre es möglich, anstelle der haarnadel- oder U-förmigen Teile einzelne Federteile zu verwenden, welche verschiedene Längen aufweisen, um so die Funktionen der Haupt- und der ls Übertragungskontaktfinger zu erfüllen. In entsprechender Weise könnte eine Anordnung verwendet werden, bei der ein fortlaufender, zur Form der längeren Finger 53 gebogener Draht dazu benützt werden könnte, mit den kürzeren Kontaktfingern verkettet zu werden.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Kontaktanordnung für einen Stromunterbrecher mit einem ersten Kontakt, welcher parallel zueinander angeordnete Kontaktfinger aus Federdraht aufweist, welche um einen Stützkörper herum zu einem röhrenförmigen Büschel angeordnet sind, und mit einem zweiten Kontakt, welcher koaxial mit dem ersten Kontakt zusammenarbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass das Büschel eine erste Menge von Kontaktfingern (51,52), welche in einer ersten Ebene enden, und eine zweite Menge von Kontaktfingern (53,54), welche in einer zweiten Ebene enden, aufweist, wobei die zweite gegenüber der ersten Ebene axial versetzt angeordnet ist, und alle Kontaktfinger (51,52,53,54) an den Enden nach innen einspringend gebogene Abschnitte (73,83) aufweisen, wodurch erste und zweite innere, ringförmige Kontakt-flächen (75,76,85,86) festgelegt sind, welche axial gegeneinander versetzt sind, und dass der zweite Kontakt einen äusseren Durchmesser aufweist, welcher grösser ist als der Durchmesser der ersten und zweiten ringförmigen Kontaktflächen (75,76, 85,86).
2. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kontaktfinger (51-54) U-Form hat und eine Basis (70,80) und erste und zweite parallel und sich frei von der Basis erstreckende Beine (71,72,81,82) aufweist, wobei die Basis (70,80) einer der ersten und zweiten Ebenen benachbart ist.
3. Kontaktanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Basen (70,80) jedes Kontaktfingers (51-54) auf einem Kreis mit einem Durchmesser liegen, welcher kleiner ist als der Durchmesser einer zylindrischen Form, welche durch die Beine (71,72,81,82) der Kontaktfinger (51, 54) festgelegt ist, wobei die Kontaktfinger (51-54) in dem röhrenförmigen Büschel abwechselnd Finger (51,52) aus der ersten Menge von Fingern (51,52) und aus der zweiten Menge von Fingern (53,54) enthalten und wobei die Beine (81,82) der Finger (53,54) der zweiten Menge von Fingern (53,54) die Beine (71,72) von benachbarten Fingern (51,52) der ersten Menge von Fingern (51,52) umfassen.
4. Kontaktanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Bein (71,72,81,82) den gleichen Querschnitt aufweist und dass die Beine (71,72,81,82) jedes einzelnen der Finger (51-54) in einem Abstand, der dem Zweifachen ihrer Dicke entspricht, am Umfang des besagten röhrenförmigen Büschels angeordnet sind.
5. Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 -4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beine (71,72,81,82) kreisförmigen Querschnitt aufweisen.
6. Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten inneren ringförmigen Kontaktflächen (75,76,85,86) Ebenen aufweisen, welche parallel zur Achse des besagten röhrenförmigen Büschels angeordnet sind.