DE1104024B - Prellfreie Kontaktanordnung - Google Patents

Description

• Prellfreie Kontaktanordnung Es sind bereits eine Reihe von Vorschlägen bekannt, um das Prellen von Kontakten beim Einschalten zu beseitigen oder zum mindesten stark zu verringern. Hierbei wird ganz allgemein von Dämpfungsmitteln in Form von Reibung, innerer Dämpfung schwingender Werkstoffe u. dgl. Gebrauch gemacht. Derartige Kontaktsysteme haben jedoch den Nachteil, daß ein zusätzlicher Verschleiß entsteht und die Dämpfungseigenschaften meist nicht konstant sind, so daß nach einer gewissen Betriebszeit wiederum Prellen auftritt.
• Überraschenderweise konnte nun gezeigt werden, daß es möglich ist, die sogenannten Grobprellungen, d. h. ein nachträgliches Abheben der Kontakte auch bei vollkommen ungedämpften Systemen zu vermeiden, sofern zwischen den beteiligten Massen, der Schließkraft, der resultierenden Federkonstante der feststehenden Kontakte und dem Einschaltweg eine zunächst experimentell gefundene und anschließend theoretisch bestätigte Beziehung eingehalten wird. Die bisher bestehende Auffassung, wonach nur gedämpfte Systeme prellfrei arbeiten, ist hiermit widerlegt.
• Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer derartigen prellfreien Kontaktanordnung, bestehend aus einem beweglichen, von einer Kraft F längs des Schaltweges 1a beschleunigten Kontaktstück der Masse M und mindestens einem feststehenden, elastisch nachgiebigen Kontaktstück mit der resultierenden Masse in und der resultierenden Federkonstante C. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die resultierende Federkonstante C der Beziehung genügt: Das Wesen der Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert.
• Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines derartigen Kontaktsystems, Fig. 2 den zeitlichen Verlauf des Einschaltvorganges. Während des Zeitintervalls I (s. Fig. 2) wird die Masse M (s. Fig. 1) des beweglichen Kontaktstückes 1 längs des Schaltweges h beschleunigt; sie erreicht zum Zeitpunkt to (s. Fig. 2) mit der Geschwindigkeit v1 das elastisch nachgiebige Kontaktstück 2 mit der Masse m. Von diesem Zeitpunkt an bewegen sich die beiden Massen M und m zusammen in der +x-Richtung weiter; im Zeitpunkt t1 erreichen sie die dynamische Auslenkung 21, worauf die Bewegungsrichtung umgekehrt und die Massen NI und m zur Zeit t2 wieder den Wert x = 0 erreichen. Das Zeitintervall to_ti t2 ist in Fig. 2 mit II bezeichnet. Im Zeitpunkt t2 haben die Massen M und m die gleiche Geschwindigkeit v2 und dementsprechende kinetische Energien, die sich anschließend in die potentielle Energie der Feder 3 und die Hubarbeit an der Masse 1'1T entgegen der Kraft F verwandeln. Eine sorgfältige Analyse des Vorganges führt zu der Einsicht, daß es durch geeignete Bemessung, insbesondere bei genügend großer Einschaltkraft F, möglich sein muß, die Berührung zwischen den Massen M und na auch in dem Zeitintervall III (t2-t3) zu gewährleisten, was nachträglich durch Rechnung und Versuch bestätigt wurde. Der Zusammenhang zwischen allen beteiligten Größen wird durch die Ungleichung des Patentanspruches zum Ausdruck gebracht, der eine klare Anweisung zur Bemessung der-. artiger prellfreier Kontaktanordnungen enthält.
• In Wirklichkeit weist jedes praktisch realisierbare Kontaktsystem doch eine gewisse Dämpfung auf. Der Bewegungsverlauf erfolgt dann entsprechend der gestrichelt eingezeichneten Linie in Fig. 2. Nach kurzer Zeit stellt sich das Kontaktsystem auf die statische Durchbiegung xst ein. Wird trotzdem die Bedindung des Patentanspruches eingehalten, so hat dies zur Folge, daß der Kontaktdruck zwischen den Massenm und m nicht 0 wird, sondern einen endlichen Wert beibehält, was für die sichere Stromübertragung notwendig ist. Das gleiche läßt sich auch erreichen, wenn man die Federkonstante C entsprechend kleiner wählt, als es die rechte Seite der Gleichung im Patentanspruch angibt.
• Bei der Ableitung obiger Beziehung wurde zunächst angenommen, daß dieEinschaltkraft F annähernd konstant ist. In diesem Fall besteht die weitere Beziehung womit die Gleichung des Patentanspruches auch in nachstehender Form geschrieben werden kann: Es ist leicht einzusehen, daß sich ähnliche Beziehungen auch für eine beispielsweise mit dem Schaltweg x anwachsende Kraft F ergeben. Ein derartiges Kraftgesetz wirkt sich im allgemeinen in günstigem Sinne aus.
• Kontaktanordnungen nach der Erfindung eignen sich insbesondere für große Schalthäufigkeit, da sie praktisch dämpfungsfrei, also ohne Reibung arbeiten und daher entsprechend geringen Verschleiß aufweisen. Durch Versuche konnte gezeigt werden, daß derartige Anordnungen Schaltzahlen von mehr als einer Milliarde standhielten, ohne daß ein unzulässiger Abrieb oder ein nachträgliches Prellen auftrat. Hiermit dürfte erwiesen sein, daß Kontaktsysteme nach der Erfindung gegenüber dem bisherigen Stand der Technik einen wesentlichen Fortschritt darstellen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Prellfreie Kontaktanordnung, bestehend aus einem beweglichen, von einer Kraft F längs des Schaltweges h beschleunigten Kontaktstück der Masse M und mindestens einem feststehenden, elastisch nachgiebigen Kontaktstück mit der resultierenden Masse m und der resultierenden Federkonstante C, dadurch gekennzeichnet, daß die resultierende Federkonstante C der Beziehung genügt