DE1262455B - Verfahren zur Herstellung eines Schutzrohrwechselkontakts - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND Int. Cl.:

HOIh

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche KL: 21g-4/01

Nummer: 1262455

Aktenzeichen: W 36365 VIII c/21 g

Anmeldetag: 11. März 1964

Auslegetag: 7. März 1968

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Schutzrohrwechselkontakts, dessen feststehende Kontaktstücke während der Herstellung am hinteren Ende miteinander verbunden sind.

Um ein zuverlässiges Rückkehren des zumeist als Zunge bezeichneten, zwischen den beiden feststehenden Kontaktstücken des Schalters spielenden Wechselkontaktstückes in die Ausgangsstellung sicherzustellen, ist es bei der Herstellung von Schutzrohrwechselkontakten notwendig, eine Vorspannung zwischen der Zunge und dem ruheseitigen Kontaktstück vorzusehen. Die Vorspannung ist gleichfalls notwendig, um einen ausreichenden Kontaktdruck zwischen Zunge und ruheseitigem Kontaktstück zu erzeugen und um andere unerwünschte, den Vorrichtungen dieser Art eigene Kontaktgabephänomene, z. B. Kontaktflattern und Schwingen der Glieder, die während der Betätigung des Schutzrohrwechselkontaktes oder unmittelbar im Anschluß hierauf auftreten, zu verringern oder zu unterdrücken.

Insbesondere besteht das Hauptproblem bei der Herstellung darin, den gewünschten Betrag der zwischen Zunge und ruheseitigem Kontaktstück herrschenden Vorspannung einzuhalten.

Dieses Vorspannen ist insbesondere darum wichtig, weil es die richtige Arbeitsweise bestimmt. Ist der Vorspannungsbetrag zu groß und ist der ruheseitige Kontakt flexibel, so hat dieser eine Tendenz, der Zunge nachzulaufen, wenn diese betätigt wird, wodurch alle drei Glieder unter Kurzschließen der Vorrichtung in Kontakt kommen. Ist der Vorspannungsgrad zu klein, dann neigen das ruheseitige Kontaktstück und die Zunge dazu, nach Entfernen des schaltenden Magnetfeldes zu schwingen. Diese Schwingung kann sich in Unterbrechungen des elektrischen Kontaktes, in sogenanntem Flattern, äußern. Auch ist es äußerst schwierig, den Schutzrohrwechselkontakt immer zu betätigen, wenn seine einzelnen Elemente sich in Bewegung befinden.

Zusätzlich beeinflußt die auf der Vorspannung beruhende Kraft die zur Bewegung der Zunge vom ruheseitigen Kontaktstück zum arbeitsseitigen Kontaktstück hin erforderliche Gesamtkraft; denn die Vorspannung muß zunächst überwunden werden, bevor die Zunge den zwischen den beiden Kontaktstücken vorhandenen Luftspalt durchqueren kann.

Der Luftspalt gibt Anlaß zu einem weiteren Problem, nämlich dahingehend, daß die zur Bewegung der Zunge zwischen den beiden Kontaktstücken erforderliche Kraft auch von der Breite des Spalts abhängt. Da die Zunge im wesentlichen ein einseitig eingespanntes Federglied darstellt, wird die Feder-Verfahren zur Herstellung eines
Schutzrohrwechselkontakts

Anmelder:

Western Electric Company Incorporated,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Fecht, Patentanwalt,

6200 Wiesbaden, Hohenlohestr. 21

Als Erfinder benannt:

Walter Breckenridge Ellwood, New York, N. Y.
Joseph Michael Niedzwiecki, Haverstraw, N. Y.
(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 10. April 1963 (271902)

ausbiegung, die zur Durchquerung des Luftspaltes erforderlich ist, und damit die zu überwindende Rückstellkraft um so größer, je größer der Luftspalt ist.
Nach den meisten bisher bekannten Herstellungsverfahren werden die verschiedenen Kontaktelemente im Schutzrohr unter Verwendung spezieller Materialien für die Kontaktstücke und spezieller Glassorten für das Schutzrohr eingeschmolzen. Die einzelnen Elemente werden dabei in der gewünschten gegenseitigen Lage gehalten, und anschließend werden die Schutzrohrenden verschmolzen.

Der Hauptnachteil hierbei ist, daß während des Einschmelzvorganges und der hierbei auftretenden Erweichung des Schutzrohrmaterials die Elemente unter dem Einfluß ihrer aufgeprägten Spannung elastisch nachgeben oder durch die Erwärmung dahingehend beeinflußt werden, daß die vorbestimmte Breite des Luftspalts sich ändert oder der vorbestimmte Vorspannungsgrad durch Ausglühen erhöht oder um einen unbekannten Betrag geändert wird. Im Ergebnis ist es daher äußerst schwierig, die Luftspaltbreite vorher zu bestimmen. Auch der Betrag der Vorspannung, der — wenn vorhanden — durch das Herstellungsverfahren hervorgerufen wird, ist unbekannt. Tatsächlich können infolge der sehr kleinen geometrischen Abmessungen und des vergleichsweise kleinen erforderlichen Warmebetrags, der be-

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reits zu einer beachtlichen Temperaturerhöhung der dann vom anderen Schutzrohrende her die feststehen-Elemente führt, der Einschmelzvorgang und das den Kontaktstücke eingeführt werden, und zwar nachfolgende Kühlen nicht gewollte und uner- unter Einführen eines derselben in die Berührungswünschte Materialspannungen erzeugen. fuge zwischen Wechselkontaktzunge und Schutzrohr-Das kritische Problem liegt daher darin, während 5 innenwand, und daß Schalthub und ruhelageseitige des Herstellungsprozesses die Luftspaltbreite, den Vorspannung der Wechselkontaktzunge durch die zwischen der Zunge und dem ruheseitigen Kontakt- Einführt'iefe bestimmt werden, stück herrschenden Kontaktdruck und die Abstände Durch die Verwendung der Innenfläche des der verschiedenen Elemente innerhalb des Schutz- Schutzrohres als Bezugsfläche für die genaue Festrohrs einzuhalten, wenn einmal die erforderlichen io legung der Wechselkontaktzunge in einer vorspanphysikalischen Eigenschaften der verschiedenen nungsfreien Lage können sowohl der von der Wech-Komponenten der Vorrichtung bestimmt worden selkontaktzunge erzeugte ruhelageseitige Kontaktsind, druck als auch der Schalthub (Luftspaltbreite) nach-Bei einem bekannten Verfahren der eingangs ge- träglich, d. h. nach dem Festlegungsprozeß der nannten Art wird zur Bildung des Wechselkontaktes 15 Wechselkontaktzunge, auf den Sollwert eingestellt ein Draht mit seinen zur Kontaktgabe vorbereiteten werden. Diese Einstellung ist also vom Festlegungs-Enden derart abgebogen, daß eine gestreckte Schlaufe prozeß der Wechselkontaktzunge, der diese Daten entsteht, deren freie Enden sich zur Kontaktgabe zu ändern sucht, zeitlich getrennt, überlappen. Das dadurch innerhalb der Draht- Es ist zwar für die Herstellung von Ein-Ausschlaufe liegende Ende wird in Richtung auf den der 20 Schutzrohrkontakten bekannt, beide Kontaktstücke Kontaktstelle gegenüberliegenden Teil der Schlaufe zur Anlage an der Schutzrohrinnenwand zu bringen, vorgespannt und kann mit diesem die Ruheseite Dieser Umstand wird dort aber nicht zur Erzeugung eines Wechselkontakts bilden. Diese Drahtschlaufe einer vorbestimmten ruhelageseitigen Vorspannung wird dann in das Schutzrohr eingeführt und in den benutzt, sondern lediglich dazu, den Kontaktabstand Stirnseiten desselben eingebettet. Nach diesem Vor- 25 festzulegen, und zwar im Verein mit einer entspregang werden die beiden aus dem Schutzrohr heraus- chenden Einstellung der Überlappungsbreite der ragenden Enden der Schlaufe aufgetrennt. Ein derart beiden Kontaktenden, die aus diesem Grunde je ausgebildeter Ankerkontakt läßt sich zwar vollauto- keilförmig abgeschrägt sind. Es ist daher möglich, matisch herstellen und ist daher für die Massen- durch entsprechende Änderung der Überlappungsfertigung besonders geeignet, nachteilig aber ist, daß 30 breite stets gleichen Kontaktabstand aufrechtzuerdie Vorspannung des in die Drahtschlaufe hinein- halten. Hierzu sind aber ersichtlich umständliche ragenden, als Wechselkontaktzunge dienenden Endes Maßnahmen während der Fertigung zu ergreifen, durch den Einschmelzvorgang verändert wird. Es Im folgenden ist die Erfindung an Hand dreier ändern sich daher die Spalteigenschaften der An- in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele Ordnung in einem unerwünscht hohen Streubereich. 35 beschrieben; es zeigen

Dieser Nachteil soll bei der bekannten Anordnung F i g. 1 und 2 je eine Längsschnittansicht einer

dadurch vermieden werden, daß das Wechselkontakt- ersten Ausführungsfonn im halbfertigen bzw. fertigen

ende der Schlaufe mit dem übrigen Schlaufenteil Zustand,

über eine Blattfeder verbunden ist, die in Richtung F i g. 3 eine Längsschnittansicht einer zweiten Ausauf die Wechselkontaktzunge hin verlängert und von 40 führungsform,

dieser nach außen aufgebogen ist. Beim Einschieben F i g. 4 eine Querschnittansicht längs der Linie 4-4

der Drahtschlaufe in das Schutzrohr stützt sich da- in F i g. 3,

her die Blattfeder an der Schutzrohrinnenwandung F i g. 5 und 6 je eine Längsschnittansicht einer

ab und teilt der Wechselkontaktzunge eine ruhe- dritten Ausführungsform im halbfertigen bzw. ferti-

lagenseitige Vorspannung mit. 45 gen Zustand,

Zur Konstanthaltung der ruhelageseitigen Vor- F i g. 7 eine Querschnittansicht längs der Linie 7-7

spannung des beweglichen Kontaktstückes ist es in Fig. 6.

aber notwendig, daß Toleranzen im Innendurch- Die Vorrichtung nach F i g. 2 weist als Schutzrohr messer des Schutzrohres nicht zugelassen werden eine röhrenförmige Kapsel 10 auf, an deren einem dürfen, weil die der Wechselkontaktzunge erteilte 50 Ende ein als Wechselkontaktstück dienendes Zun-Vorspannung hiervon direkt abhängt. Außerdem genglied 11 und an deren anderen Ende ein arbeitserfordert die Gegenwart der Feder als Verbindungs- seitiges Kontaktstück 12 sowie ein ruheseitiges Konmittel zwischen Wechselkontaktzungen und Schlaufe taktstück 13 festgelegt sind. Das Zungenglied 11 ist und als Vorspannungsmittel für die Wechselkontakt- als in der Ruhestellung befindlich dargestellt, liegt zunge zusätzliche Herstellungsschritte, die sich insbe- ₅₅ also in dieser Stellung am ruheseitigen Kontakt 13 sondere bei der Massenherstellung unerwünscht an und ist vom arbeitsseitigen Kontakt 12 abgehoben, kostensteigernd auswirken. Das innere Ende des Kontakts 13 sollte aus nichtAufgabe der Erfindung ist es daher, ein Herstel- magnetischem Material bestehen oder, wenn es mit lungsverfahren für Schutzrohrwechselkontakte ver- dem Leiter 12 einstückig hergestellt ist, sollte es im fügbar zu machen, bei dem es auf äußerst einfache 60 Überlappungsbereich der Zunge 11 mit nichtmagne-Weise möglich ist, sowohl die ruhelageseitige Vor- tischem Material plattiert sein, spannung der Wechselkontaktzunge als auch die Die Vorrichtung wird, wie aus F i g. 1 hervorgeht, Luftspaltbreite genau einzuhalten. zunächst durch Festlegen der Zunge 11 am einem Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist Ende der Kapsel 1© hergestellt. Das Festlegen erdadurch gekennzeichnet, daß die Wechselkontakt- 65 folgt durch Einschmelzen. Die Zunge 11 wird hierbei zunge der Kontaktanordnung, zumindest mit ihrem so festgelegt, daß sie entweder längs der inneren freien Ende an die Schutzrohrinnenwand angrenzend, Oberfläche der Kapselung 10 verläuft oder dieselbe am einen Schutzrohrende eingeschmolzen wird, daß mit ihrem freien Ende berührt. Die Kontaktstücke

12 und 13 werden als haarnadelförmige Einheit ausgebildet; sie haben einen gemeinsamen Teil 14, der sie verbindet. Diese Haarnadel wird dann am anderen Ende der röhrenförmigen Kapsel 10 eingeführt, so daß sich der ruheseitige Kontakt 13 unter das Zungenglied 11 schiebt. Es ist daher zwischen dem Glied 11 und der inneren Oberfläche des Behälters

10 eingeklemmt. Das Ende des ruheseitigen Kontaktes 13 und das Ende der Zunge 11 können abgeschrägte Oberflächen 15 bzw. 16 aufweisen, so daß das unter die Zunge 11 erfolgende Einschieben des Kontaktgliedes 13 erleichtert wird. Das andere Ende der Röhre 10 wird dann zugeschmolzen, so daß die gegenseitige Lage der einzelnen Kontaktglieder innerhalb der Kapsel festgelegt ist. Der letzte Verfahrensschritt besteht im Abschneiden des Teiles 14, so daß der arbeitsseitige Kontakt 12 vom ruheseitigen Kontakt 13 getrennt wird.

Das Ergebnis dieses Aufbaues und der gewählten Herstellungsweise ist, daß der Kontaktdruck, der zwischen dem Glied 11 und dem Kontakt 13 herrscht, von der Dicke des ruheseitigen Kontaktes

13 abhängt und daß die Breite des Spaltes zwischen dem Glied 11 und dem arbeitsseitigen Kontakt 12 durch die Einführtiefe der die Kontakte 12 und 13 tragenden »Haarnadel« bedingt ist. Die Innenfläche der Glasrohre 10 wird als Bezugsoberfläche verwendet und dadurch der Kontaktdruck und der Luftspalt zusammen mit der Dicke der verschiedenen Elemente 11, 12 und 13 und dem Abstand zwischen den Enden der beiden Kontakte 12 und 13 bestimmt, wenn diese in Haarnadelform gebogen worden sind. Da das Glied 11 zuerst in der Kapsel 10 eingeschmolzen wird, wird jeder weitere Kontaktdruck nicht durch nachfolgende Einschmelzvorgänge beeinflußt, da die Länge der Röhre 10 einen ausreichend hohen thermischen Widerstand darstellt, um das Glied 11 vor der Hitze zu schützen, die zum Zuschmelzen des anderen Endes erforderlich ist. Hierdurch wird jede Erhöhung oder Änderung der Kontaktdrücke oder der -abstände innerhalb der Kapsel 10 während einer Wärmebehandlung vermieden. Um vor dem Zuschmelzen der Kapsel in diese eine inerte Atmosphäre einzubringen, werden die vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte in einer speziellen Kammer durchgeführt, z. B. unter einer Glocke, die mit inertem Gas, z. B. mit Helium, gefüllt ist. Nach der zweiten Einschmelzung ist die Kapsel daher mit einer inerten Atmosphäre gefüllt, die den Betrieb der Vorrichtung über beträchtliche Zeiträume hinweg ohne die sonst unter Luft auftretenden schädlichen Einflüsse ermöglicht.

Die in den F i g. 3 und 4 dargestellte Vorrichtung ist derjenigen nach den Fig. 1 und 2 dahingehend ähnlich, daß auch hier ein Zungenglied 17 am einen Ende einer Kapsel 18 und an deren anderem Ende der arbeitsseitige Kontakt 19 und der ruheseitige Kontakt 20 eingeschmolzen sind. Die Vorrichtung unterscheidet sich von der erstgenannten darin, daß das Zungenglied einen nichtmagnetischen Zusatzteil

11 aufweist, der aufgeschweißt ist. Wenn die Vorrichtung hergestellt wird, wird das Zungenglied 17 zunächst am einen Ende der Röhre 18 eingeschmolzen, wobei der Teil 21 die Seitenwand der Kapsel berührt. Wenn anschließend die »Haarnadel«, die die Kontakte 19 und 20 trägt, in das offene Ende der Kapsel 18 eingeführt ist, wird der ruheseitige Kontakt zwischen der inneren Oberfläche der Kapselung 18 und dem Teil 21 eingeklemmt. Der letztere ist am Zungenglied 17 unter einem geeigneten Winkel angeschweißt, so daß die Einführungstiefe des Kontaktes 20 sowohl den gewünschten Kontaktdruck zwischen dem Zungenglied 17 und dem Kontakt 20 als auch die Luftspaltbreite zwischen dem Zungenglied 17 und dem Kontakt 19 bestimmt. Das Prinzip bleibt jedoch das gleiche, da auch hier die innere Oberfläche der Röhre oder der Kapsel 18 als Bezugsoberfläche vorgesehen ist, von der aus der Kontaktdruck und die Luftspaltbreite eingestellt werden. Auch wird hier wieder durch zunächst erfolgendes Einschmelzen der Zunge 17 am einen Ende der Röhre und dann durch Einstellen des Kontaktdrukkes und der Luftspaltbreite die Größe derselben nicht beeinflußt von der nachfolgenden zum Zwecke des Einschmelzens der arbeitsseitigen und ruheseitigen Kontakte erforderlichen Erwärmung dieses Endes.

Obgleich die in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Vorrichtungen sehr klein ausgebildet sein können, z. B. mit den Abmessungen 5,1 cm Länge und 0,61 cm Durchmesser, wird doch häufig zur besseren Ausnutzung des verfügbaren Raumes ein noch kleinerer Aufbau gefordert. Werden die Elemente flach ausgebildet und haben sie einen rechteckigen Querschnitt, so wird ein beachtlicher Raum innerhalb der Röhre, wie aus der F i g. 4 hervorgeht, nicht voll ausgenützt. In den F i g. 5 bis 7 ist eine Vorrichtung in Kleinstbauweise dargestellt. Sie weist eine Röhre oder eine Kapsel 22 mit einem arbeitsseitigen und einem ruheseitigen Kontaktteil 23 bzw. 24 auf, die am einen Ende der Kapsel festgelegt sind, sowie mit einem am anderen Ende festgelegten Zungenglied 25. Alle diese Elemente sind so im Querschnitt geformt, daß sie mit der inneren Wandkrümmung der Kapselung übereinstimmen. Die Elemente nützen daher den vorhandenen Raum wirksamer aus. Diese Vorrichtung wird auf die gleiche Weise wie die vorstehend beschriebenen dahingehend zusammengebaut, daß das Zungenglied 25 zunächst am einen Ende der Röhre 22 eingeschmolzen wird. Das Zungenglied 25 weist ferner einen Ausdehnungsdraht 26 auf. Ist der Draht 26 am einen Ende der Kapsel oder Röhre 22 eingeschmolzen, dann wird die Zunge 25 dicht anliegend an der inneren Oberfläche des Rohres festgelegt. Der ruheseitige Kontakt 24 weist gleichfalls einen nichtmagnetischen Kontaktteil 27 auf. Wenn der Kontakt 24 am entgegengesetzten Ende der Röhre 22 angeordnet ist, wird der Teil 27 zwischen der Zunge 25 und der inneren Oberfläche der Röhre eingeklemmt. Der nachfolgende Herstellungsschritt ist schon im Zusammenhang mit den obigen Ausführungsformen beschrieben worden und erfolgt auf die gleiche Weise.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Schutzrohrwechselkontakts, dessen feststehende Kontaktstücke während der Herstellung am hinteren Ende miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselkontaktzunge (11) der Kontaktanordnung, zumindest mit ihrem freien Ende (16) an die Schutzrohrinnenwand

(10) angrenzend, am einen Schutzrohrende eingeschmolzen wird, daß dann vom anderen Schutzrohrende her die feststehenden Kontaktstücke (12, 13) eingeführt werden, und zwar unter Ein-

führen eines (13) derselben in die Berührungsfuge zwischen Wechselkontaktzunge und Schutzrohrinnenwand, und daß Schalthub und ruhelagenseitige Vorspannung der Wechselkontaktzunge durch die Einführtiefe bestimmt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende der Wechselkontaktzunge und/oder das freie Ende des einen

Kontaktstücks so geformt werden, daß die Festlegung der gegenseitigen Lage der Kontakte innerhalb des Schutzrohrs erleichtert wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1089 069; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1850 089; USA.-Patentschriften Nr. 2 696 543, 2 506 414.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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