CH707639B1

CH707639B1 - <TITLE> Contact pin for high-voltage circuit breakers and high-voltage circuit breakers with such a contact pin.

Info

Publication number: CH707639B1
Application number: CH00932/14A
Authority: CH
Inventors: Moog Dirk; Kretz Willy
Original assignee: Doduco Gmbh
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2012-12-17
Publication date: 2017-03-15
Also published as: WO2013092530A2; WO2013092530A3; DE102012101222A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Kontaktstifts für Hochspannungs-Leistungsschalter mit einem Mantel 5b aus Kupfer, welcher am einen Ende durch eine Endwand 5a aus Kupfer abgeschlossen ist, mit einem festen Kern 15, welcher von der Endwand 5a ausgehend in dem Mantel 5b steckt, ihn stützt und aus einem Material besteht, welches eine geringere Dichte als Kupfer hat, und mit einer Kontaktspitze 12, welche aussen an der Endwand 5a befestigt ist und aus einem Kupfer oder Silber enthaltenden Verbundwerkstoff besteht, welcher gegen die Einwirkung von Lichtbögen, welche beim Schalten des Hochspannungs-Leistungsschalters auftreten, widerstandsfähiger ist als Kupfer.The invention relates to a method for producing a contact pin for high-voltage circuit breaker with a sheath 5b made of copper, which is closed at one end by an end wall 5a made of copper, with a fixed core 15, which is inserted from the end wall 5a in the shell 5b supporting and made of a material having a lower density than copper, and having a contact tip 12 fixed externally to the end wall 5a and made of a copper or silver containing composite resistant to the action of electric arcs generated during arcuate Switching the high-voltage circuit breaker occur, more resistant than copper.

Description

[0001] Es ist bekannt, in Hochspannungs-Leistungsschaltern elektrische Kontaktanordnungen zu verwenden, welche aus einem rohrförmigen Kontaktstück und aus einem Kontaktstift bestehen, welcher bei geschlossenem Schalter mit einem Ende des rohrförmigen Kontaktstücks Kontakt macht. Bei einem Hochspannungs-Leistungsschalter kommt es darauf an, dass die Schaltvorgänge schnell erfolgen, damit ein Lichtbogen, der zwischen dem rohrförmigen Kontaktstück und dem Kontaktstift entsteht, beim Öffnen des Schalters möglichst rasch abreisst und beim Schliessen des Schalters möglichst rasch durch das Auftreffen des Kontaktstifts auf das gegenüberliegende Kontaktstück gelöscht wird. It is known to use in high-voltage circuit breakers electrical contact arrangements, which consist of a tubular contact piece and a contact pin, which makes contact with one end of the tubular contact piece when the switch is closed. In a high-voltage circuit breaker, it is important that the switching operations are carried out quickly so that an arc that arises between the tubular contact piece and the contact pin as soon as possible breaks when opening the switch and when closing the switch as soon as possible by the impact of the contact pin the opposite contact piece is deleted.

[0002] Es ist bekannt, den Kontaktstift aus einem Stift aus Kupfer herzustellen und diesen mit einer Kontaktspitze aus einem Kupfer-Wolfram-Verbundwerkstoff zu versehen, um den unter Lichtbogeneinwirkung auftretenden Abbrand der Kontaktspitze gering zu halten. It is known to produce the contact pin from a pin made of copper and to provide this with a contact tip of a copper-tungsten composite material to keep the occurring under arc burning of the contact tip low.

[0003] Die Geschwindigkeit, mit welcher ein Hochspannungs-Leistungsschalter geöffnet und geschlossen werden kann, wird zum einen durch die träge Masse des zu beschleunigenden Kontaktstifts und zum anderen durch die Randbedingung begrenzt, dass der Hochspannungs-Leistungsschalter prellfrei schalten soll. Je grösser die träge Masse des zu beschleunigenden Kontaktstifts ist, desto aufwendiger wird der Antrieb für den Kontaktstift. The speed at which a high-voltage circuit breaker can be opened and closed is limited on the one hand by the inertial mass of the pin to be accelerated and on the other by the boundary condition that the high-voltage circuit breaker should switch bounce-free. The larger the inertial mass of the contact pin to be accelerated, the more complex the drive for the contact pin.

[0004] Um kurze Schaltzeiten zu erreichen, ist es bekannt, die Masse des Kontaktstifts dadurch zu reduzieren, dass man den Kupferstift hohl ausbildet. Weil Kupfer ein relativ weiches Metall ist, kann die Masse des Kupferstifts durch eine hohle Ausbildung nicht so stark verringert werden, wie man es gerne möchte, weil der Kontaktstift sonst den mechanischen Belastungen, die beim Schaltvorgang auftreten, nicht mehr standhalten würde. In order to achieve short switching times, it is known to reduce the mass of the contact pin by forming the copper pin hollow. Because copper is a relatively soft metal, the mass of the copper pin can not be reduced as much by a hollow design, as you would like, because the contact pin would not otherwise withstand the mechanical stresses that occur during the switching process.

[0005] Um diesem Nachteil abzuhelfen, ist es bekannt, einen hohlen Kupferstift aus einer gehärteten Kupferlegierung herzustellen. Damit handelt man sich jedoch einen wesentlichen Nachteil ein. Schon geringe Mengen an härtenden Legierungsbestandteilen im Kupfer führen nämlich zu einer drastischen Verringerung der elektrischen Leitfähigkeit gegenüber der elektrischen Leitfähigkeit von reinem Kupfer. Deshalb muss bei Verwendung einer gehärteten Kupferlegierung der Querschnitt des Kontaktstifts vergrössert werden, um dieselbe Stromtragfähigkeit wie bei einem Kontaktstift aus reinem Kupfer zu erzielen. To remedy this disadvantage, it is known to produce a hollow copper pin made of a hardened copper alloy. However, this is a major disadvantage. Even small amounts of hardening alloy constituents in the copper lead namely to a drastic reduction of the electrical conductivity compared to the electrical conductivity of pure copper. Therefore, when using a hardened copper alloy, the cross section of the contact pin must be increased to achieve the same current carrying capacity as a contact pin made of pure copper.

[0006] Weiterhin ist es bekannt, als Träger für die Kontaktspitze anstelle eines Stifts aus Kupfer einen hohlen Kontaktstift aus Stahl zu verwenden. Auch in diesem Fall hat man jedoch den Nachteil, dass die elektrische Leitfähigkeit von Stahl viel kleiner ist als die von Kupfer. Furthermore, it is known to use as a carrier for the contact tip instead of a pin made of copper, a hollow contact pin made of steel. However, in this case too, there is the disadvantage that the electrical conductivity of steel is much smaller than that of copper.

[0007] Aus der DE 10 2006 016 723 A1 ist ein Kontaktstift mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt, welcher durch ein aufwendiges Verfahren hergestellt wird. From DE 10 2006 016 723 A1 discloses a contact pin having the features of the preamble of claim 1 is known, which is produced by a complex process.

[0008] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie in Hochspannungs-Leistungsschaltern auf möglichst einfache Weise der Aufwand für den Antrieb des beweglichen Kontaktstifts verringert werden kann. The present invention has for its object to show a way how can be reduced in high-voltage circuit breakers in the simplest possible way the cost of driving the movable contact pin.

[0009] Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen eines Kontaktstifts für Hochspannungs-Leistungsschalter mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Die Verwendung eines durch das erfindungsgemässe Verfahren hergestellten Kontaktstifts in einem Hochspannungs-Leistungsschalter ist Gegenstand des Anspruchs 10. According to the invention, this object is achieved by a method for producing a contact pin for high-voltage circuit breaker having the features specified in claim 1. Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims. The use of a contact pin produced by the method according to the invention in a high-voltage circuit breaker is the subject matter of claim 10.

[0010] Der Kontaktstift für Hochspannungs-Leistungsschalter ist ausgebildet mit einem Mantel aus Kupfer, welcher am einen Ende durch eine Endwand aus Kupfer abgeschlossen ist, mit einem festen Kern, welcher von der Endwand ausgehend in dem Mantel steckt, ihn stützt und aus einem Material besteht, welches eine geringere Dichte als Kupfer hat, und mit einer Kontaktspitze, welche aussen an der Endwand befestigt ist und aus einem Kupfer oder Silber enthaltenden Verbundwerkstoff besteht, welcher gegen die Einwirkung von Lichtbögen, welche beim Schalten des Hochspannungs-Leistungsschalters auftreten, widerstandsfähiger ist als Kupfer. Er wird hergestellt durch <tb>(a)<SEP>Einfüllen des Materials für den Kern in ein Sackloch, welches koaxial in einem geraden Zylinder aus Kupfer angeordnet ist, <tb>(b)<SEP>Verringern des Querschnitts des Zylinders auf einem überwiegenden Teil seiner Länge durch Fliesspressen, <tb>(c)<SEP>Anbringen einer Kontaktspitze an der Endwand des Zylinders durch Schweissen oder Hartlöten.The contact pin for high voltage circuit breaker is formed with a sheath of copper, which is closed at one end by an end wall made of copper, with a solid core, which is based on the end wall in the jacket, it supports and made of a material which has a lower density than copper and with a contact tip which is externally attached to the end wall and made of a copper or silver containing composite, which is more resistant to the action of arcs, which occur when switching the high voltage circuit breaker as copper. It is made by <tb> (a) <SEP> filling the material for the core into a blind hole coaxially arranged in a straight cylinder of copper, <tb> (b) <SEP> reducing the cross-section of the cylinder over most of its length by extrusion, <tb> (c) <SEP> Attach a contact tip to the end wall of the cylinder by welding or brazing.

[0011] Das hat wesentliche Vorteile: Der feste Kern, welcher von der Endwand ausgehend den Mantel ausfüllt, verleiht dem Kontaktstift eine Festigkeit, die ähnlich hoch ist wie die Festigkeit eines entsprechenden Kontaktstifts, der, von der Kontaktspitze abgesehen, massiv aus Kupfer besteht. Durch die geringere Dichte des Kerns wird jedoch die Masse des Kontaktstifts, verglichen mit einem entsprechenden Kontaktstift, der, abgesehen von der Kontaktspitze, aus reinem Kupfer besteht, deutlich herabgesetzt. Infolge der geringeren Masse des beweglichen Kontaktstifts kann die Leistungsfähigkeit des für ihn erforderlichen Antriebs verringert werden. Damit geht eine Verringerung des Aufwandes Hand in Hand, welcher für die Verwirklichung des Antriebs betrieben werden muss. Dadurch, dass der Kupfermantel von innen durch den Kern gestützt wird, kann er eine besonders kleine Wandstärke aufweisen, die nur durch die geforderte Stromtragfähigkeit begrenzt ist. Die für einen bestimmten Hochspannungs-Leistungsschalter geforderte mechanische Festigkeit des Kontaktstifts ist nicht entscheidend für die Bemessung der Wandstärke seines aus Kupfer bestehenden Mantels. Dadurch, dass der Kupfermantel an seinem einen Ende durch eine Endwand aus Kupfer abgeschlossen ist, kann die Kontaktspitze ohne Rücksicht auf das für den Kern gewählte Material vollflächig mit der Endwand aus Kupfer durch Schweissen oder Hartlöten verbunden werden. Der erfindungsgemässe Kontaktstift ermöglicht auf einfache und preiswerte Weise eine Verkürzung der Dauer des Schaltvorgangs von Hochspannungs-Leistungsschaltern. Vorzugsweise steht das der Kontaktspitze abgewandte Ende des Kupfermantels über den Kern über und ein überstehender Abschnitt des Mantels ist als Anschlusseinrichtung für eine elektrische Zuleitung ausgebildet. Dadurch wird sichergestellt, dass die erforderliche elektrische Zuleitung unmittelbar an dem überstehenden Abschnitt des Mantels aus Kupfer endet, so dass ein geringer Übergangswiderstand gewährleistet ist.This has significant advantages: The solid core, which fills the shell starting from the end wall, gives the contact pin a strength which is similar to the strength of a corresponding contact pin which, except for the contact tip, is solid copper. Due to the lower density of the core, however, the mass of the contact pin, compared to a corresponding contact pin, which, apart from the contact tip, consists of pure copper, significantly reduced. Due to the lower mass of the movable contact pin, the performance of the drive required for it can be reduced. This is a reduction of effort goes hand in hand, which must be operated for the realization of the drive. The fact that the copper jacket is supported from the inside by the core, it can have a particularly small wall thickness, which is limited only by the required current carrying capacity. The required for a particular high-voltage circuit breaker mechanical strength of the contact pin is not critical to the design of the wall thickness of his existing copper shell. Because the copper sheath is terminated at one end by a copper end wall, the contact tip, regardless of the material selected for the core, can be fully bonded to the copper end wall by welding or brazing. The inventive pin allows a simple and inexpensive way to shorten the duration of the switching operation of high-voltage circuit breakers. Preferably, the end of the copper sheath facing away from the contact tip projects beyond the core and an overhanging section of the sheath is designed as a connection device for an electrical supply line. This ensures that the required electrical supply line ends directly at the protruding portion of the jacket made of copper, so that a low contact resistance is ensured.

[0012] Durch ein Verfahren gemäss dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 kann ein solcher Kontaktstift einfach und preiswert hergestellt werden, wenn das Material für den Kern in ein Sackloch eingefüllt wird, welches koaxial in einem geraden Zylinder aus Kupfer angeordnet ist. Danach wird der Querschnitt des Zylinders auf einem überwiegenden Teil seiner Länge durch Fliesspressen, insbesondere durch Vorwärts-Fliesspressen, verringert und anschliessend eine Kontaktspitze aus einem Kupfer oder Silber enthaltenden Verbundwerkstoff, der gegen die Einwirkung von Schaltlichtbögen widerstandsfähiger ist als Kupfer, durch Schweissen oder Hartlöten an der aus Kupfer bestehenden Endwand des durch das Fliesspressen umgeformten Zylinders befestigt. An dem der Kontaktspitze abgewandten Ende des Zylinders wird nach oder vor dem Anbringen der Kontaktspitze vorzugsweise eine Anschlusseinrichtung für eine elektrische Zuleitung ausgebildet. By a method according to the characterizing part of claim 1, such a contact pin can be made simple and inexpensive, when the material for the core is filled in a blind hole, which is arranged coaxially in a straight cylinder made of copper. Thereafter, the cross-section of the cylinder is reduced over a majority of its length by extrusion, in particular by forward extrusion, and then a contact tip made of a copper or silver containing composite which is more resistant to the action of switching arcs than copper, by welding or brazing attached the copper existing end wall of the formed by the extrusion molding cylinder. At the end of the cylinder facing away from the contact tip, a connection device for an electrical supply line is preferably formed after or before the attachment of the contact tip.

[0013] Auch das hat wesentliche Vorteile: Dadurch, dass der Querschnitt des Kupferzylinders auf einem überwiegenden Teil seiner Länge durch Fliesspressen, insbesondere durch Vorwärts-Fliesspressen, verringert wird, entsteht ein fester Verbund zwischen dem Zylindermantel und dem eingefüllten Material, welches eine geringere Dichte als Kupfer hat. Das Material für den Kern kann nicht nur als ein Festkörper, dessen Abmessungen dem Sackloch im Kupferzylinder angepasst sind, in das Sackloch eingebracht werden, sondern auch als Schüttgut, denn dieses kann durch das Fliesspressen so verdichtet werden, dass sich ein fester Verbund zwischen dem Kernmaterial und dem Kupfermantel ergibt. Das Umformen des mit dem Kernmaterial gefüllten Kupferzylinders durch Fliesspressen erzeugt keinen Kupferabfall. Nach dem Fliesspressen ist allenfalls noch eine geringe Nacharbeit an dem durch das Fliesspressen gebildeten Formteil erforderlich, z.B. eine Glättung der Oberfläche und/oder das Entfernen einer passivierenden Deckschicht an der Endwand aus Kupfer, um diese für das Anbringen der Kontaktspitze vorzubereiten, und gegebenenfalls das Ausbilden einer Anschlusseinrichtung für eine elektrische Zuleitung. Letzteres kann einfach dadurch geschehen, dass in ein über den Kern überstehendes Ende des Kupfermantels ein Innengewinde geschnitten wird, in welches eine mit einem Aussengewinde versehene elektrische Zuleitung oder ein Kupplungsteil einer elektrischen Zuleitung gedreht werden kann. Dadurch, dass der mit dem Kernmaterial gefüllte Kupferzylinder nicht auf voller Länge, sondern nur auf einem überwiegenden Teil seiner Länge durch Fliesspressen umgeformt wird, verbleibt am offenen Ende des Kupferzylinders vorzugsweise ein über den Kern überstehender Abschnitt des Mantels in einer grösseren Wandstärke als in dem durch das Fliesspressen umgeformten Abschnitt. In den dickwandigeren, vorzugsweise überstehenden Abschnitt des Mantels kann ohne weiteres ein Innengewinde geschnitten werden und vom äusseren Umfang des dickwandigeren Abschnitts kann ein Teil des Kupfers abgefräst werden, um zwei ebene, zueinander parallele Flächen zu bilden, welche eine Angriffsmöglichkeit für einen Schraubenschlüssel bieten. Das Fliesspressen kann kostengünstig bei Raumtemperatur durchgeführt werden.This also has significant advantages: The fact that the cross-section of the copper cylinder over a majority of its length is reduced by extrusion, in particular by forward extrusion, creates a strong bond between the cylinder jacket and the filled material, which has a lower density than copper. The material for the core can be introduced not only as a solid whose dimensions are adapted to the blind hole in the copper cylinder in the blind hole, but also as bulk material, because this can be compressed by the extrusion so that a solid bond between the core material and the copper cladding. The forming of the copper cylinder filled with the core material by extrusion produces no copper waste. After the extrusion, a small amount of reworking is still required on the molded part formed by the extrusion, e.g. smoothing the surface and / or removing a passivating capping layer on the end wall of copper to prepare it for attachment of the contact tip, and optionally forming an electrical lead termination device. The latter can be done simply by cutting an internal thread into an end of the copper sheath projecting beyond the core, into which an electrical supply line provided with an external thread or a coupling part of an electrical supply line can be turned. Due to the fact that the copper cylinder filled with the core material is not reshaped by extrusion over a full length but only over a predominant part of its length, a section of the jacket projecting beyond the core preferably remains at a greater wall thickness than at the end of the copper cylinder the extrusion molded section. Into the thicker-walled, preferably overhanging portion of the shell, a female thread can be easily cut and a portion of the copper can be milled off the outer periphery of the thicker walled portion to form two flat, mutually parallel surfaces which provide a wrench attachment. The extrusion can be carried out inexpensively at room temperature.

[0014] Für den Kern wird vorzugsweise ein Material mit einer Dichte kleiner als 5 g/cm<3>gewählt. In diesen Bereich fallen die Leichtmetalle, von welchen vor allem Aluminium mit einer Dichte von 2,7 g/cm<3>, Titan mit einer Dichte von 4,51 g/cm<3>, Magnesium mit einer Dichte von 1,74 g/cm<3>und deren Legierungen in Betracht kommen. Besonders bevorzugt sind Materialien mit einer Dichte kleiner als 3 g/cm<3>, also nicht mehr als ein Drittel der Dichte von Kupfer. Damit lässt sich für einen massiven Kontaktstift gemäss der Erfindung eine Masse erreichen, die wesentlich kleiner ist als bei Verwendung eines Stifts, welcher aus reinem Kupfer besteht. For the core, a material with a density less than 5 g / cm 3 is preferably selected. In this area fall the light metals, of which especially aluminum with a density of 2.7 g / cm 3, titanium with a density of 4.51 g / cm 3, magnesium with a density of 1.74 g / cm <3> and their alloys come into consideration. Particular preference is given to materials having a density of less than 3 g / cm 3, ie not more than one third of the density of copper. This makes it possible to achieve a mass for a solid contact pin according to the invention, which is substantially smaller than when using a pin which consists of pure copper.

[0015] Die Verwendung eines Leichtmetalls oder einer Leichtmetall-Legierung für den Kern hat den weiteren Vorteil, dass dieser zur Stromleitung beitragen kann. Zwar überziehen sich Leichtmetalle wie Aluminium und Titan leicht mit einer Oxidhaut, welche den Stromübergang vom Kupfer auf das Leichtmetall erschwert, wenn jedoch der Kern zusammen mit dem ihn umgebenden Kupfermantel umgeformt wird, wie es beim Fliesspressen der Fall ist, kann die Oxidhaut auf dem Kern aufreissen und der Kern zumindestens stellenweise kalt mit dem Kupfermantel verschweissen, so dass ein Stromübergang vom Kupfermantel in den Kern und umgekehrt vom Kern in den Kupfermantel ohne weiteres möglich ist. Das ist ein Vorteil der Anwendung des Fliesspressens für die Herstellung des festen Verbunds zwischen dem Kupfermantel und einem Kern aus einem Leichtmetall. The use of a light metal or a light metal alloy for the core has the further advantage that it can contribute to the power line. Although light metals such as aluminum and titanium coat easily with an oxide skin, which makes the passage of electricity from copper to the light metal, however, when the core is deformed together with the surrounding copper shell, as is the case with the extrusion, the oxide skin on the core rupture and the core, at least in places, cold welded to the copper sheath, so that a current transition from the copper sheath into the core and vice versa from the core into the copper sheath is readily possible. This is an advantage of the use of flow-molding for the production of the solid composite between the copper jacket and a core of a light metal.

[0016] Der Kern muss aber nicht aus einem Metall bestehen, sondern kann z.B. auch aus einem Metalloxid oder aus einem Metalloid bestehen. Als Metalloxide kommen vor allem Aluminiumoxid und Magnesiumoxid in Frage, als Metalloid z.B. Grafit. Die Metalloxide bzw. Metalloide können als vorgeformter Körper oder als Pulver in das Sackloch des Kupferzylinders eingebracht werden. Wird ein Metalloxid oder ein Metalloid als Pulver eingebracht, wird dieses durch Fliesspressen des gefüllten Kupferzylinders verdichtet und bildet mit dem fliessgepressten Kupferzylinder einen Verbundkörper. However, the core need not be made of a metal but may be e.g. also consist of a metal oxide or of a metalloid. As metal oxides are mainly alumina and magnesium oxide in question, as metalloid, for example. Graphite. The metal oxides or metalloids can be introduced as a preformed body or as a powder in the blind hole of the copper cylinder. If a metal oxide or a metalloid is introduced as a powder, this is compacted by extrusion of the filled copper cylinder and forms a composite body with the flow-pressed copper cylinder.

[0017] Eine andere Möglichkeit besteht darin, einen keramischen Kern vorzusehen, insbesondere einen Kern aus einer Schaumkeramik. Letztere hat den Vorteil, dass sie eine besonders niedrige Dichte mit einer hohen Festigkeit vereint. Another possibility is to provide a ceramic core, in particular a core of a ceramic foam. The latter has the advantage that it combines a particularly low density with a high strength.

[0018] Schliesslich besteht auch die Möglichkeit, einen Kern aus einem Kunststoff vorzusehen. Vorzugsweise sollte es sich dabei um einen vernetzten Kunststoff handeln, z.B. um ein Epoxidharz oder um ein Silikonharz. Der Kunststoff wird vorzugsweise erst dann in den zunächst noch hohlen Kontaktstift eingefüllt, wenn der Hohlraum bereits seine endgültige Form hat. Zweckmässigerweise werden die Bestandteile des Kunststoffs miteinander vermischt und dann unverzüglich in den Hohlraum des Kontaktstifts gegossen, um dann darin abzubinden, d.h. zu vernetzen. Finally, it is also possible to provide a core of a plastic. Preferably, it should be a crosslinked plastic, e.g. an epoxy resin or a silicone resin. The plastic is preferably only then filled into the initially hollow contact pin when the cavity has already its final shape. Conveniently, the constituents of the plastic are mixed together and then poured immediately into the cavity of the contact pin to then set in it, i. to network.

[0019] Grundsätzlich könnte ein Kontaktstift auch so hergestellt werden, dass zunächst ein Kupferrohr mit einem Kern, dessen Dichte kleiner ist als die Dichte von Kupfer, in passender Länge hergestellt und durch Fliesspressen umgeformt wird. Dieses Kupferrohr kann dann am einen Ende mit einer Kupferscheibe verschlossen werden, indem sie mit dem Ende des Kupferrohrs verschweisst oder hart verlötet wird. Vorzugsweise ist die Kupferscheibe als ein abgestufter Deckel ausgebildet, der ein Stück weit in das Kupferrohr eintaucht, bis er am Rand des Kupferrohrs anschlägt. Damit das möglich ist, wird zuvor eine entsprechende Menge des Kernmaterials aus dem Kupferrohr entfernt. Auf den Deckel kann zuvor oder anschliessend, vorzugsweise anschliessend, eine Kontaktspitze aus einem Material aufgeschweisst werden, welches eine grössere Abbrandfestigkeit als Kupfer hat. Am gegenüberliegenden Ende des Kupferrohrs kann eine Kappe aus Kupfer durch Schweissen oder Löten befestigt werden, die mit einer Anschlusseinrichtung für eine elektrische Zuleitung ausgestattet sein kann. Günstiger ist es jedoch, das Verfahren gemäss Anspruch 9 anzuwenden. In principle, a contact pin could also be prepared so that first a copper tube with a core whose density is smaller than the density of copper, made in appropriate length and formed by extrusion. This copper tube can then be closed at one end with a copper disc by welding or brazing it to the end of the copper tube. Preferably, the copper disc is formed as a stepped lid, which dips a little way into the copper tube until it abuts the edge of the copper tube. For this to be possible, an appropriate amount of the core material is previously removed from the copper tube. A contact tip made of a material which has a greater erosion resistance than copper can be welded onto the cover beforehand or subsequently, preferably subsequently. At the opposite end of the copper tube, a cap of copper may be fixed by welding or soldering, which may be equipped with a connection device for an electrical supply line. It is more favorable, however, to use the method according to claim 9.

[0020] Das Sackloch, in welches das Material für den Kern eingefüllt werden soll, kann in den geraden Zylinder aus Kupfer gefräst werden. Vorzugsweise wird bereits das Sackloch in dem Zylinder durch Fliesspressen, und zwar vorzugsweise durch Rückwärts-Fliesspressen, hergestellt. Das hat den Vorteil, dass auch beim Herstellen des Sacklochs kein Kupferabfall entsteht. Auch in diesem Fall erfolgt das Fliesspressen bevorzugt bei Raumtemperatur. The blind hole, in which the material is to be filled for the core can be milled in the straight cylinder of copper. Preferably, the blind hole in the cylinder is already produced by extrusion, preferably by backward extrusion. This has the advantage that no copper waste is produced during the manufacture of the blind hole. Also in this case, the extrusion is preferably carried out at room temperature.

[0021] Wird als Zylinder ein gerader Kreiszylinder gewählt, wird darin zweckmässigerweise auch ein zylindrisches Sackloch gebildet. If a straight circular cylinder is selected as the cylinder, a cylindrical blind hole is expediently formed therein as well.

[0022] Der Verbundwerkstoff, aus welchem die Kontaktspitze gebildet ist, wird zweckmässigerweise aus der Gruppe der Werkstoffe Kupfer-Wolfram, Silber-Wolfram, Silber-Wolfram-Karbid und Silber-Molybdän ausgewählt, wobei Kupfer-Wolfram bevorzugt ist, z.B. ein Verbundwerkstoff aus Kupfer mit 60 Gew.-% bis 85 Gew.-% Wolfram. The composite from which the contact tip is formed is conveniently selected from the group consisting of copper-tungsten, silver-tungsten, silver-tungsten-carbide and silver-molybdenum, with copper-tungsten being preferred, e.g. a composite of copper with 60 wt% to 85 wt% tungsten.

[0023] Im Hinblick darauf, dass am hinteren Ende des Kontaktstifts zweckmässigerweise eine Anschlusseinrichtung für eine elektrische Zuleitung ausgebildet sein soll, wird es bevorzugt, dass der auf dem Kern liegende Abschnitt des Kupfermantels eine kleinere Wandstärke aufweist als die Endwand und als der überstehende Abschnitt des Kupfermantels. Vorzugsweise beträgt die Wandstärke des auf dem Kern liegenden Abschnitts des Mantels nur 1 mm bis 2 mm, insbesondere nur ca. 1 mm. In view of the fact that at the rear end of the contact pin expediently a connection device for an electrical supply line is to be formed, it is preferred that the lying on the core portion of the copper jacket has a smaller wall thickness than the end wall and as the protruding portion of copper cladding. Preferably, the wall thickness of the lying on the core portion of the shell is only 1 mm to 2 mm, in particular only about 1 mm.

[0024] Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für die Herstellung eines erfindungsgemässen Kontaktstifts ist in den beigefügten Zeichnungen dargestellt. <tb>Fig. 1<SEP>zeigt in Schrägansicht einen massiven, kreiszylindrischen Kupferzylinder, von welchem das Verfahren zum Herstellen des Kontaktstifts ausgeht. <tb>Fig. 2<SEP>zeigt das Umformen des Kupferzylinders durch Rückwärts-Fliesspressen. <tb>Fig. 3<SEP>zeigt einen durch das Rückwärts-Fliesspressen gebildeten zylindrischen Napf, in welchen ein Leichtmetallzylinder eingesetzt ist. <tb>Fig. 4<SEP>zeigt das Umformen des in Fig. 3 dargestellten Napfes durch Vorwärts-Fliesspressen. <tb>Fig. 5<SEP>zeigt in einer Seitenansicht den durch das Vorwärts-Fliesspressen gemäss Fig. 4 hergestellten Kontaktstift-Rohling, an dessen vordere Endwand eine Kontaktspitze angeschweisst wird. <tb>Fig. 6<SEP>zeigt einen Längsschnitt durch den fertigen Kontaktstift. <tb>Fig. 7<SEP>zeigt den fertigen Kontaktstift in einer Seitenansicht.A preferred embodiment for the production of a contact pin according to the invention is shown in the accompanying drawings. <Tb> FIG. 1 <SEP> shows an oblique view of a solid, circular cylindrical copper cylinder, from which the method for producing the contact pin emanates. <Tb> FIG. 2 <SEP> shows the forming of the copper cylinder by backward extrusion. <Tb> FIG. Fig. 3 shows a cylindrical cup formed by the backward extrusion, in which a light metal cylinder is inserted. <Tb> FIG. Fig. 4 shows the forming of the cup shown in Fig. 3 by forward extrusion. <Tb> FIG. 5 shows in a side view the contact pin blank produced by the forward extrusion according to FIG. 4, to the front end wall of which a contact tip is welded. <Tb> FIG. 6 <SEP> shows a longitudinal section through the finished contact pin. <Tb> FIG. 7 <SEP> shows the finished contact pin in a side view.

[0025] Ein Kupferzylinder 1 wird in eine Matrize 2 mit zylindrischem Hohlraum 3 eingelegt und durch einen Stempel 4, der einen geringeren Durchmesser hat als der Kupferzylinder 1, durch Rückwärts-Fliesspressen zu einem länglichen zylindrischen Napf 5 umgeformt, siehe Fig. 2 . In diesen Napf 5 wird ein Leichtmetallzylinder 6 eingefügt, dessen Aussendurchmesser im Wesentlichen mit dem Innendurchmesser des Napfes 5 übereinstimmt und dessen Länge kürzer ist als die innen gemessene Länge des Napfes 5, so dass der Mantel 5b des Napfes 5 ein Stück weit über das Ende 6a des Leichtmetallzylinders 6 übersteht, siehe Fig. 3 . A copper cylinder 1 is inserted into a die 2 with a cylindrical cavity 3 and formed by a punch 4, which has a smaller diameter than the copper cylinder 1, by backward extrusion to an elongated cylindrical cup 5, see Fig. 2nd In this cup 5, a light metal cylinder 6 is inserted, whose outer diameter substantially coincides with the inner diameter of the cup 5 and whose length is shorter than the inside measured length of the cup 5, so that the jacket 5b of the cup 5 a piece far beyond the end 6a the light metal cylinder 6 protrudes, see Fig. 3rd

[0026] Der so vorbereitete Napf 5 wird in ein Presswerkzeug 7 eingeführt, welches einen Durchgang 8 mit einer im Querschnitt verminderten Werkzeugöffnung 9 hat, durch welche ein Stempel 10 den Napf 5, welcher den Leichtmetallzylinder 6 enthält, über einen Teil seiner Länge hindurchdrückt, siehe Fig. 4 . Durch dieses Vorwärts-Fliesspressen entsteht ein Kontaktstift-Rohling 11, der in seinem hinteren Abschnitt 11a seinen ursprünglichen Durchmesser beibehalten hat und in seinem vorderen Abschnitt 11b einen durch die im Querschnitt verminderte Werkzeugöffnung 9 bestimmten kleineren Durchmesser hat. Das Rückwärts-Fliesspressen und das Vorwärts-Fliesspressen werden vorzugsweise kalt, d.h. bei Raumtemperatur, durchgeführt. The cup 5 prepared in this way is introduced into a pressing tool 7 which has a passage 8 with a reduced tool opening 9 through which a punch 10 presses the cup 5, which contains the light metal cylinder 6, over part of its length, see Fig. 4. This forward extrusion produces a contact pin blank 11 which has retained its original diameter in its rear portion 11a and which has a smaller diameter determined by the reduced tool opening 9 in its front portion 11b. The backward extrusion and the forward extrusion are preferably cold, i. at room temperature.

[0027] Der Kupfermantel 5b des Rohlings 11 ist am hinteren Ende offen und am vorderen Ende durch eine Endwand 5a geschlossen, die aus dem Boden des Napfes 5 gebildet ist. The copper jacket 5b of the blank 11 is open at the rear end and closed at the front end by an end wall 5a, which is formed from the bottom of the cup 5.

[0028] An diesen Kontaktstift-Rohling 11 wird nun eine Kontaktspitze 12 angelötet, welche vorzugsweise aus einem Kupfer-Wolfram-Verbundwerkstoff besteht, siehe Fig. 5 , in welcher das Löten symbolisch durch ein Lötwerkzeug 14 angedeutet ist. At this contact pin blank 11, a contact tip 12 is now soldered, which preferably consists of a copper-tungsten composite material, see Fig. 5, in which the soldering is symbolically indicated by a soldering tool 14.

[0029] In einem letzten Schritt wird in diesen Kontaktstift-Rohling 11 von hinten her ein Innengewinde 13 eingeschnitten, nachdem erforderlichenfalls das hintere Ende des Kontaktstift-Rohlings 11 ein Stück weit aufgebohrt worden ist, siehe Fig. 6 . In das Innengewinde 13 kann eine mit entsprechendem Aussengewinde versehene elektrische Anschlussleitung gedreht werden. In a final step, an internal thread 13 is cut into this contact pin blank 11 from the rear, after necessary, the rear end of the contact pin blank 11 has been drilled a bit far, see Fig. 6th In the internal thread 13, a provided with a corresponding external thread electrical connection line can be rotated.

Bezugszahlenreference numerals

[0030] <tb>1<SEP>Kupferzylinder <tb>2<SEP>Matrize <tb>3<SEP>zylindrischer Hohlraum <tb>4<SEP>Stempel <tb>5<SEP>Napf <tb>5a<SEP>Endwand <tb>5b<SEP>Kupfermantel <tb>6<SEP>Leichtmetallzylinder <tb>7<SEP>Presswerkzeug <tb>8<SEP>Durchgang <tb>9<SEP>Werkzeugöffnung <tb>10<SEP>Stempel <tb>11<SEP>Kontaktstift-Rohling <tb>11a<SEP>hinterer Abschnitt <tb>11b<SEP>vorderer Abschnitt <tb>12<SEP>Kontaktspitze <tb>13<SEP>Anschlusseinrichtung, Innengewinde <tb>14<SEP>Lötwerkzeug <tb>15<SEP>fester Kern[0030] <Tb> 1 <September> copper cylinder <Tb> 2 <September> die <tb> 3 <SEP> cylindrical cavity <Tb> 4 <September> stamp <Tb> 5 <September> bowl <Tb> 5 <September> end wall <Tb> 5b <September> copper jacket <Tb> 6 <September> Alloy Cylinder <Tb> 7 <September> die <Tb> 8 <September> Continuity <Tb> 9 <September> tool opening <Tb> 10 <September> stamp <Tb> 11 <September> pin blank <tb> 11a <SEP> rear section <tb> 11b <SEP> front section <Tb> 12 <September> contact tip <tb> 13 <SEP> Connection device, internal thread <Tb> 14 <September> soldering tool <tb> 15 <SEP> solid core

Claims

A method of manufacturing a contact pin for high voltage circuit breakers comprising a sheath (5b) of copper terminated at one end by an end wall (5a) of copper, with a solid core (15) which, starting from the end wall (5a), is inserted in the shell (5b), supports it and consists of a material which has a lower density than copper, and a contact tip (12) externally attached to the end wall (5a) and made of a copper or silver containing composite which is more resistant to the action of arcs occurring upon switching of the high voltage circuit breaker than copper through the following steps: (a) filling the material for the core into a blind hole which is arranged coaxially in a straight cylinder made of copper, (b) reducing the cross section of the cylinder over a majority of its length by extrusion, in particular by forward extrusion, (c) attaching the contact tip to the end wall of the cylinder by welding or brazing.

2. The method according to claim 1, characterized in that a connection device for an electrical supply line at the end remote from the contact tip of the cylinder between steps (b) and (c) or after step (c) is formed.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that for the core (15) a material is selected with a density which is less than 5 g / cm 3, in particular less than 3 g / cm 3.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the material of the core (15) in the jacket (5b) pressed and / or at least in places with the jacket (5b) is cold-welded.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the combination of jacket (5b) and end wall (5a) is integrally formed.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the contact pin at its end wall (5a) facing away from the end of a connecting device (13) and that the combination of the jacket (5b), the end wall (5a) and the connection device ( 13) is integrally formed.

7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the composite material, from which the contact tip (12) is formed, from the group of materials copper-tungsten, silver-tungsten, silver-tungsten-carbide and silver-molybdenum is selected with copper-tungsten being preferred.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the amount of the core (15) forming material is selected so that the contact tip (12) facing away from the end of the shell (5b) projects beyond the core (15) and a projecting portion of the jacket (5b) is formed as a connection device (13) for an electrical supply line.

9. The method according to claim 8, characterized in that the connection device (13) for an electrical supply line in the protruding portion of the jacket (5b) is formed with an internal thread.

10. Use of a contact pin produced by a method according to one of claims 1 to 9 in a high-voltage circuit breaker with a contact arrangement, which has a tubular contact piece and a movable contact pin, and with a drive which for closing the circuit breaker, the contact pin in contact with brings the contact piece and separates the contact pin for opening the circuit breaker from the contact piece.