DD244438A1 - Stromuebertragungskontakt zwischen strombahnteilen fuer schaltanlagen - Google Patents

Abstract

Waehrend das Ziel der Erfindung in der Bereitstellung eines hohe Gebrauchswerteigenschaften aufweisenden Stromuebertragungskontaktes zwischen Strombahnteilen fuer Schaltanlagen liegt, besteht die Aufgabe darin, mittels einer schraubenfoermig gewendelten Feder die Kontaktflaechenverbindung herzustellen, wobei die einzelnen Windungen eine stabile und gegeneinander verschiebungssichere Lage aufweisen. Erfindungsgemaess ist nunmehr vorgesehen, dass laengs der schraubenfoermig gewendelten Feder in ihrem Inneren konzentrisch ein vorzugsweise aus elektrisch leitendem Material bestehender Lagestabilisator angeordnet ist, welcher an den den Kontaktflaechen der Strombahnteile zugewandten Seiten, Federraeume bildend, abgeflacht ist und in Achsrichtung auf den die abgeflachten Seiten verbindenden Flaechen eine die einzelnen Windungen der Feder aufnehmende gewendelte Nut mit einer konstanten Steigung aufweist.

Description

Hierzu 6 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Der erfindungsgemäße Stromübertragungskontakt kann vorteilhaft als Verbindungskontakt zweier konzentrisch angeordneter Strombahnteile, wie z. B. Steckkontakt, und flacher, sich überlappender Strombahnteile, wie z. B. Schienenverbindungen, oder stirnseitig stumpf aneinanderstoßender Strombahnteile, wie z. B. Bolzen-Laschenverbindungen, insbesondere in Schaltanlagen und -geräten zur Übertragung von hohen Betriebs- und Kurzschlußströmen angewendet werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Zur Übertragung hoher Betriebs- und Kurzschlußströme zwischen Strombahnteilen ist bereits nach der DE-PS 1113022 (21 c, 21/03) eine Kontakteinrichtung als Verbindung zwischen einem drehbeweglichen Körper und einem feststehenden Körper oder umgekehrt bekannt, wobei zur Stromübertragung zwischen den Strombahnteilen eine wendeiförmige Feder vorgesehen ist, die in einer wendeiförmigen Nut in dem feststehenden Strombahnteil eingelassen ist.

Es hat sich bei dieser Lösung aber gezeigt, daß die wendeiförmige Feder unabhängig davon, daß sie nur zur Übertragung von elektrischen Strömen von einem drehbeweglichen auf einen feststehenden Körper geeignet ist, nur zu dem inneren Körper den zur Übertragung hoher Ströme erforderlichen Kontakt aufbringt. Bedingt dadurch, daß bei einer Drehbewegung die wendeiförmige Feder nicht immer an der wendeiförmigen Nut anliegt, sind Schwankungen im Kontaktübergangswiderstand unvermeidbar. Zur Vermeidung dieses Nachteiles wurde bereits ein Kontakt vorgeschlagen (WP H 01 H/2643653), bei dem zur Erzeugung einer hohen Kontaktpunktdichte zwischen zwei Strombahnteilen eine schraubenförmig gewendelte Feder aus elektrisch gut leitendem und federndem Material verwendet wird. Diese schraubenförmig gewendelte Feder ist zwischen den Kontaktflächen der Strombahnteile angeordnet und stellt die Verbindung von konzentrischen rohrförmigen Leitern oder von Stromschienen mit flachen Kontaktflächen her. Durch die elastische Verformung der schraubenförmig gewendelten Feder quer zu ihrer Wickelachse wird die erforderliche Kontaktkraft der einzelnen stromübertragenden Windungen erzeugt, die miteinander unterschiedlich zur Wickelachse geneigt sind. Es hat sich jedoch gezeigt, daß durch die unterschiedliche Neigung der einzelnen Windungen zur Wickelachse der Feder diese unterschiedliche Federkonstanten aufweisen, die ihrerseits zu unterschiedlichen Kontaktkräften in den Auflagepunkten der Windungen führen. Damit sind nicht alle Windungen der Feder gleichmäßig an der Stromübertragung beteiligt. Bei der relativen Bewegung der durch die gewendelte Feder als Kontakt verbundenen Strombahnteile zueinander, z. B. beim Einbringen des Kontaktbolzens in einen Steckkontakt mit derartigen Federn, kann das Umkippen einzelner Windungen nicht vermieden werden. Die Anzahl der dadurch praktisch an der Stromübertragung beteiligten Windungen wird vermindert.

Infolge des erforderlichen Wickeldurchmessers der gewendelten Feder ergibt sich zwischen den zu verbindenden Strombahnteilen ein relativ großer luftgefüllter Spalt, der nur durch die einzelnen stromführenden Windungen der schraubenförmig gewendelten Feder überbrückt ist, wodurch die Wärmeabfuhr, insbesondere beim Führen von Kurzschlußströmen, aus dem Kontaktsystem erschwert ist.

Neben den vorgenannten Lösungen ist nach der DE-PS 1143899 (21 c, 40/52) ein in einem Gehäuse-oder Führungsteil gelagerter Stromübertragungskontakt aus einem einlagig auf einen Flachprofilträger gewickelten, federnden Metall-Flachband oder -draht für bewegliche Schaltstücke bekannt, bei dem zur Vermeidung des Verschiebens von einzelnen Windungen gegeneinander, die einzelnen Windungen durch Anpressen an den Stirnseiten eines biegsamen Isolierträgers festgelegt sind. Beim Wickelvorgang

werden Zwischenstücke zwischen die Windungen und den Isolierträger gelegt, damit das somit gebildete Kontaktband nach Entfernung dieser Stücke eine Federung erhält. Obwohl es bereits nach dieser Lösung bekannt ist, die Windungen durch Anpressen derselben an den Stirnseiten des biegsamen Isolierträgers festzulegen, mußfestgestellt werden, daß die Windungen auf dem Isolierträger nur durch eine durch das Anpressen erzeugte Haftreibung, die bei Belastung durch das seitliche Auswandern der Windungen quer zur Isolierträgerachse noch vermindert wird, fixiert sind. Ein Umkippen der Windungen, · insbesondere aus drahtförmigem Material, kann nach dieser Lösung keinesfalls verhindert werden. Nachteilig ist hierbei weiterhin die Verwendung eines isolierten Flachprofilträgers, welcher für eine Wärmeabfuhr ungeeignet ist.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines^hohe Gebrauchswerteigenschaften aufweisenden Stromübertragungskontaktes zwischen Strombahnteilen für Schaltanlagen, der sich durch eine gleichmäßige Stromtragfähigkeit und somit durch eine hohe Zuverlässigkeit bei der Übertragung von hohen Betriebs- und Kurzschlußströmen auszeichnet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stromübertragungskontakt zwischen Strombahnteilen für Schaltanlagen mittels einer zwischen den Strombahnteilen angeordneten schraubenförmig gewendelten Feder aus elektrisch gut leitendem und federndem Material zu schaffen/bei dem die einzelnen Windungen der Feder eine stabile und gegeneinander verschiebungssichere Lage aufweisen sowie eine gute Wärmeabfuhr aus dem Kontaktbereich gewährleistet ist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe nunmehr dadurch gelöst, daß längs der schraubenförmig gewendelten Feder in ihrem Innern konzentrisch ein vorzugsweise aus elektrisch leitendem Material bestehender Lagestabilisator angeordnet ist, welcher an den den Kontaktflächen der Strombahnteile zugewandten Seiten, Federräume bildend, abgeflacht ist und in Achsrichtung auf den die abgeflachten Bereiche verbindenden Flächen eine die einzelnen Windungen der Feder aufnehmende gewendelte Nut mit einer konstanten Steigung aufweist..

Wenn die Kontaktflächen der Strombahnteile über die Windungen der Feder verbunden sind, gewährleistet der gebildete Federraum die elastische Verformung der einzelnen Windungen ohne Einschränkung. Die elastisch verformte Windung übt auch dann noch eine Kontaktkraft aus, wenn der Federraum gleich dem Durchmesser des Federdrahtes ist. Alle Windungen haben durch die gewählte Steigung der Wendelung der Feder in der Nut die gleiche Federkonstante und somit die gleiche Kontaktkraft in allen Auflagepunkten, wobei gleichzeitig ein Umkippen einzelner Windungen z. B. durch die relative Bewegung der Kontaktflächen der Strombahnteile mit Sicherheit durch ihre Führung in der gewendelten Nut verhindert ist. Die Anpreßkraft der Feder auf die Kontaktflächen der Strombahnteile kann durch die gewählte Steigung der wendeiförmigen Nut im Lagestabilisator bzw. durch den Überstand der Windungen über den Stabilisator, d. h. die Höhe des gebildeten Federraumes, variiert werden. Je kleiner der von geneigter Windung und Wickelrichtung eingeschlossene Winkel α desto weicher wird in Abhängigkeit vom Überstand des nicht geführten Teiles der Windungen der Stromübertragungskontakt, wodurch die Gleitwirkung beim Öffnen . und Schließen des Kontaktes beeinflußbar ist.

Der eingebrachte Lagestabilisator beeinflußt wesentlich auch die Wärmeabfuhr aus dem Kontaktsystem, wobei bei kleinem Luftspalt zwischen den Kontaktflächen der Strombahnteile und Lagestabilisator eine sehr gute Wärmeabfuhr zu verzeichnen ist.

Als in fertigungstechnischer Hinsicht zweckmäßig hat es sich im Rahmen der Erfindung gezeigt, einen Lagestabilisator zu verwenden, der aus einem in Längsrichtung auf zwei gegenüberliegenden Seiten abgeflachten Gewindestab gefertigt wurde. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß bei ringförmig ausgebildetem Stromübertragungskontakt der Lagestabilisator aus mehreren gleichmäßig auf dem gewünschten Teilkreis verteilten Segmenten besteht, wodurch dessen Montage erheblich vereinfacht wird.

Für die Verbindung paralleler flacher Strombahnteile ist es vorteilhaft, wenn zwischen den Kontaktflächen mehrere, gerade, parallel angeordnete zylinderförmig gewendelte Federn mit Lagestabilisator vorgesehen sind. Für die Verbindung rotationssymmetrischer, konzentrischer Strombahnteile hat es sich im Rahmen der Erfindung als zweckmäßig gezeigt, wenn zwischen den Kontaktflächen mehrere toroid-förmig gewendelte Federn mit ringförmigem Lagestabilisator gleichen und/oder unterschiedlichen Durchmessers vorgesehen sind.

Der Stromübertragungskontakt zeichnet sich nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch aus, daß für die Verbindung paralleler flacher Strombahnteile als Stirnkontakt zwischen den Kontaktflächen ein oder mehrere konzentrische, ineinanderliegende toroid-förmig gewendelte Federn mit ringförmigem Lagestabilisator vorgesehen sind.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: eine Seitenansicht des Stromübertragungskontaktes, im Schnitt;

Fig. 2: die Vorderansicht nach Figur 1;

Fig.3: die Vorderansicht eines Stromübertragungskontaktes bei konzentrisch zueinander angeordneten Strombahnteilen, teilweise und im Schnitt dargestellt;

Fig.4: die Vorderansicht eines Stromübertragungskontaktes in Verbindung mit Stromschienen, teilweise dargestellt; Fig. 5: eine Seitenansicht nach Figur 4;

Fig. 6: die Vorderansicht eines Stromübertragungskontaktes für eine steckbare Kontaktverbindung von Rundleitern mit

Feststoffisolierung, teilweise und im Schnitt dargestellt; Fig.7: die Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform eines Stromübertragungskontaktes nach Figur 6, teilweise und im Schnitt dargestellt;

Fig.8: die Vorderansicht eines Stromübertragungskontaktes für eine Stirnkontaktverbindung, im Schnitt; Fig.9: den Schnitt A-A nach Figur 8.

In den Figuren 1 und 2 sind zwei flache parallele Strombahnteile 1; 2 dargestellt, zwischen denen eine als Kontakt dienende gerade zylinderförmig gewendelte Feder 3 aus elektrisch gut leitendem und federndem Material angeordnet ist. Im Inneren der Feder 3 ist konzentrisch ein Lagestabilisator 4 angeordnet, der aus abgeflachtem Rundmaterial besteht und entlang seiner beiden kreisbogenförmig gewölbten Flächen 5; 5' eine gewendelte Nut 6 mit einer konstanten Steigung aufweist. Durch diese Nut 6, deren Neigungswinkel α in Achsrichtung frei gewählt werden kann, wird die Steigung der gewendeltenFeder3 bestimmt, deren Windungen durch die Nut 6 aufgenommen werden. Die einzelnen Windungen der Feder 3 haben somit alle die gleiche von vornherein definierte Lage. Der Winkel α bestimmt den Anteil der Torsion bei der quer zur Wickelrichtung erfolgenden elastischen Verformung der Windungen der Feder 3. Je kleiner der Winkel α ist, um so größer ist der Anteil der Torsion und damit um so weicher (flacher) die Verformungskennlinie der einzelnen Windungen, was sich vorteilhaft bei der Beherrschung der unvermeidbaren Toleranzen der einzelnen Elemente des Kontaktsystems auswirkt. Die Kontaktflächen der Strombahnteile 1; 2 und die diesen zugewandten abgeflachten Seiten 7; T des Lagestabilisators 4 bilden den für die elastische Verformung der Windungen, die die Kontaktkraft in den Auflagepunkten bestimmt, erforderlichen Federräume 8; 8'.

In Figur 3 ist eine analoge Ausführung mit einer als Kontakt dienenden toroidförmig gewendelten Feder 3 für die Überbrückung des ringförmigen Spaltes zwischen konzentrisch angeordneten rohrförmigen Strombahnteilen 1; 2 dargestellt. Der Lagestabilisator 4 ist ebenfalls ringförmig ausgebildet und an seinen die abgeflachten Seiten 7; 7'verbindenden kreisbogenförmig gewölbten Flächen 5; 5' mit einer wendeiförmigen Nut 6 versehen. Durch die Steigung dieser Nut 6 ist wiederum die Neigung der einzelnen Windungen im Auflagepunkt auf den zylindrischen Kontaktflächen bestimmt. Die abgeflachten Seiten 7; T des Stabilisators 4 bilden mit den zylinderförmigen Kontaktflächen der Strombahnteile 1; 2 einen äußeren und inneren ringspaltförmigen Federraum 8; 8'. In der Ausführungsform nach Figur 4 sind die flachen Strombahnteile 1; 2, z. B. einer Stromschienenverbindung, durch eine rostförmige parallele Anordnung 9 von mehreren geraden zylinderförmig gewendelten Federn 3 mit Lagestabilisator 4 gemäß Figur 1 überbrückt.

Die Ausführungsform nach Figur 6 stellt eine z.B. steckbare Kontaktverbindung von Rundleitern mit einer Feststoffisolierung dar, bei der die rotationssymmetrischen konzentrisch angeordneten Strombahnteile 1; 2 über mehrere parallel toroidförmig gewendelte Federn nach Figur 3 mit ringförmigem Lagestabilisator miteinander verbunden sind.

Bei der in Figur 7 dargestellten Steckverbindung sind die Kontaktflächen der als Rundleiter ausgebildeten Strombahnteile 1; 2 treppenförmig abgestuft und mit Federn 3 mit Lagestabiiisator 4 unterschiedlichen Durchmessers versehen. Gemäß der Ausführungsform nach Figur 8 kann der erfindungsgemäße Stromübertragungskontakt auch als Stirnkontaktverbindung eines Bolzens 11 mit einer Flachschiene 12 ausgebildet sein, wobei ein oder mehrere konzentrische, toroidförmig gewendelte Federn 3 mit Lagestabilisator 4, die jeweils einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen, vorgesehen sind.

Claims (6)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Stromübertragungskontakt zwichen Strombahnteilen für Schaltanlagen mittels einer zwischen den Strombahnteileh angeordneten quer zur Wickelachse elastisch verformbaren, schraubenförmig gewendelten Feder aus elektrisch gut leitendem und federndem Material, gekennzeichnet dadurch, daß längs der schraubenförmig gewendelten Feder (3) in ihrem Inneren konzentrisch ein vorzugsweise aus elektrisch leitendem Material bestehender Lagestabilisator (4) angeordnet ist, welcher an den den Kontaktflächen der Strom bahnteile (1; 2) zugewandten Seiten, Federräume (3; 3') bildend, abgeflacht ist und in Achsrichtung auf den die abgeflachten Seiten (7; T) verbindenden Flächen (5; 5') eine die einzelnen Windungen der Feder (3) aufnehmende gewendelte Nut (6) mit einer konstanten Steigung aufweist.
2. 2. Stromübertragungskontakt nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Lagestabilisator (4) ein in Längsrichtung auf zwei gegenüberliegenden Seiten abgeflachter Gewindestab ist.
3. 3. Stromübertragungskontakt nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei ringförmig ausgebildetem Stromübertragungskontakt der Lagestabilisator (4) aus mehreren gleichmäßig auf dem gewünschten Teilkreis verteilten Segmenten besteht.
4. 4. Stromübertragungskontakt nach Punkt 1,gekennzeichnetdadurch,daßfürdie Verbindung parallelerflacher Strombahnteile (1; 2) zwischen den Kontaktflächen mehrere gerade, parallel angeordnete zylinderförmig gewendelte Federn (3) mit Lagestabilisator (4) vorgesehen sind.
5. 5. Stromübertragungskontakt nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß für die Verbindung rotationssymmetrischer, konzentrischer Strombahnteile (1; 2) zwischen den zylinderförmigen Kontaktflächen mehrere toroidförmig gewendelte Federn (3) mit ringförmigem Lagestabilisator (4) gleichen und/oder unterschiedlichen Durchmessers vorgesehen sind.
6. 6. Stromübertragungskontakt nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daßfür die Verbindung parallelerflacherStrombahnteile (1; 2) als Stirnkontakt zwischen den Kontaktflächen mehrere konzentrisch ineinanderliegende toroidförmig gewendelte Federn (3) mit ringförmigem Lagestabilisator (4) vorgesehen sind.